磷系阻燃剂在PA6树脂和纤维中应用及阻燃机理研究

本文将环状膦酸酯阻燃剂（TPMP）和三聚氰胺（MA）复配后添加到PA6中,通过熔融纺丝制备了阻燃PA6纤维,研究后发现,添加TPMP／MA可有效提高PA6的阻燃性能,且对纤维的力学性能影响较小。     

分子内阻燃PET纤维的结构性能

 以反应性无卤阻燃剂CEPPA为第三单体,通过共聚改性制备了分子内阻燃PET树脂,并经熔融纺丝纺制阻燃PET纤维。利用元素分析和核磁共振分析了阻燃PET树脂中的磷含量,结果表明大部分CEPPA聚合到PET分子链中。对阻燃PET纤维结晶性能、染色行为、力学性能及燃烧性能也进行了研究,结果表明阻燃PET纤维的结晶度随着磷含量的增加而降低,这导致了纤维染色性能的提高。阻燃PET纤维采用分散染料在常压沸染条件下上染率可达90%以上。此外纤维具有优异的阻燃性能,极限氧指数(LOI)值约为35%,并且抗熔滴性能得到了改善.     

壳聚糖/植酸静电纺涂层阻燃疏水棉织物的制备及其性能北大核心

为改善现有生物质阻燃剂整理工艺对棉织物手感的影响,并且赋予阻燃棉织物疏水功能,试验采用壳聚糖(CS)/植酸(PA)膨胀型阻燃体系,通过静电纺丝工艺调整阻燃剂在棉织物中的沉积位置,并在表面构筑疏水层。研究发现,当纺丝液中CS与PEO的质量比为90∶10,总质量分数为3.5%时,可以得到细度均匀且形貌良好的CS/PEO纳米纤维。喷涂的PA通过与CS之间的静电力吸附在纤维膜表面,磷含量在纤维膜上存在饱和值。经阻燃处理的棉织物的最大热释放速率(THR)和总热释放量(HRR)都有不同程度的下降,并且CS/PEO/PA静电纺丝阻燃层在气相和凝聚相上同时起阻燃作用。疏水处理后的阻燃棉织物的静态接触角可达150.6°,经8次洗涤后LOI仍可达到25.3%。相比于浸渍层层自组装法,静电纺丝涂层法制备的阻燃疏水棉织物断裂伸长提高了41%,硬挺度下降84%,悬垂系数提高8.7%,为生物质阻燃体系制备阻燃疏水棉织物提供了新的解决方案。     

原位聚合法聚酰胺6/炭黑复合纤维的制备及其性能

为开发高黑度的原液着色聚酰胺6(PA6)纤维，将经原位聚合法制备的炭黑质量分数为1.0%～3.0%的系列PA6/炭黑(PA6/CB)复合材料进行熔融纺丝制备PA6/CB复合纤维，并对复合材料的形貌结构、热性能、晶型结构以及纤维的力学性能、取向度、色度值和色牢度进行表征。结果表明：经原位聚合法引入的炭黑在原液着色PA6/CB复合材料和纤维中分散均匀；炭黑在基材中起异相成核作用，添加炭黑的PA6/CB复合材料的结晶度和结晶温度均得到提高；炭黑可提升复合材料的热稳定性，并可促进PA6形成热力学性能更稳定的α晶型；随着炭黑质量分数的提高，PA6/CB复合纤维的断裂强度先提高后逐渐下降，当炭黑质量分数为1.0%时达到最大，为4.07 cN/dtex; PA6/CB复合纤维的取向度均高于纯PA6纤维；炭黑质量分数越高，PA6/CB复合纤维的颜色越黑，但其质量分数超过2%后纤维的黑度提升不明显。     

氨基甲酸酯法纺制阻燃纤维素纤维

通过对环境友好的氨基甲酸酯法共混磷氮系阻燃剂1,2-二(2-氧代-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己-2-亚氨基)乙烷(DDPN)和N,N′-二(5,5-二甲基-2-磷杂-2-硫代-1,3-二烷-2-基)乙二胺(DDPSN)纺制阻燃纤维素纤维,对纤维的力学性能和阻燃性能进行研究。结果表明:共混纤维的干态强度略低于粘胶纤维,而湿态强度、湿模量略高于粘胶纤维,该类阻燃剂在纤维素中的质量分数大于18%时,共混阻燃纤维的极限氧指数(LOI)大于25%,纤维达到了阻燃要求。     

棉用磷氮阻燃剂的制备及其阻燃性能

以9,10-二氢-9-氧代-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为含磷组分供体,成功合成了一种含磷氮阻燃剂M-DS-D0P0.阻燃剂M-DS-DOPO经乳化后用于棉织物的阻燃整理,研究了棉织物的阻燃整理工艺。得到优化的整理工艺为:M-DS-DOPO质量分数20%,催化剂质量浓度2 g/L,焙烘温度为150七,焙烘时间为2 min。阻燃棉织物的LOI值达到28.4,损毁炭长为4.1 cm,断裂强力和白度稍有下降,阻燃性能优异。     

阻燃聚酯的研制及其结构和性能

首先用磷系阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)与乙二醇(EG)合成2-羧乙基苯基次膦酸乙二酯(CEPPA-EG),再加入到对苯二甲酸乙二醇酯的缩聚体系中合成含磷阻燃聚酯。借助IR、SEM、DSC、TGA、LOI等测试方法对其结构以及热性能、成炭情况、燃烧性能进行研究。结果表明,阻燃剂以共聚的方式结合到聚酯大分子链上,并且随着阻燃剂添加量的增多,阻燃聚酯的Tg、Tm下降,而Tc则呈上升趋势,同时阻燃聚酯高温处理后成炭情况良好,炭粒均匀,相对未添加阻燃剂的纯聚酯,极限氧指数(LOI)有很大程度提高,阻燃效果得到较好的改善。     

共聚型阻燃聚酯工业丝的纺丝成形

为了纺制兼具良好阻燃与力学性能的共聚型阻燃聚酯工业丝，在分析高分子量阻燃共聚酯流变特性以及量化不同纺丝温度条件下共聚酯热降解程度的基础上，设计和优化熔融纺丝工艺。对纺制的阻燃工业丝力学性能与阻燃性能进行测试，并采用X-射线衍射和声速纤维取向测量仪对纤维的微细结构进行测试分析。结果表明：相较纯PET,共聚酯熔体黏度较低，温敏性更为明显。采用低的纺丝温度(285℃左右),熔体黏度对纺丝压力影响小且热降解程度低，可制备断裂强度为6.75 cN/dtex、极限氧指数(LOI)可达31%的共聚型阻燃聚酯工业丝，且其阻燃耐久性突出，实现了良好阻燃性能与力学性能共聚型阻燃聚酯工业丝的制备。     

技术开发

新型Nexylon FR聚酰胺阻燃纤维瑞士特殊化学品供应商Ems-Chemie公司成功推出一款新型Nexylon FR阻燃纤维。该纤维是一种具有阻燃性质的聚酰胺纤维,具有以下特点:-其拥有与普通PA66纤维相似的机械性能;-与棉混合制成的织物强度高;-Nexylon FR织物的LOI(极限氧指数)值为28%,属于不可燃型物质;     

PA6/PA66共聚酰胺纤维的制备及结构性能研究

为提高聚己内酰胺(PA6)纤维的结强比和勾结韧性，采用PA6/聚己二酰己二胺(PA66)共聚酰胺切片进行熔融纺丝，制备PA66质量分数分别是10%和20%的PA6/PA66共聚酰胺纤维，测试并分析不同牵伸倍数的PA6及PA6/PA66共聚酰胺纤维的物理性能(包括结晶度、取向度、线密度和回潮率)和拉伸性能(包括直接拉伸法、单勾结法和双勾结法)。结果显示：PA66共聚单体的引入使得PA6/PA66分子链规整性降低，纤维的结晶度、取向度、断裂强度均有所下降，回潮率略有上升，结强比和断裂伸长率保持率较PA6纤维的大幅度提高。PA6/PA66共聚酰胺纤维非常适合用于勾结类织物。     

新型含锌离子阻燃共聚酯的合成及其性能表征

利用新型含锌离子阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸乙二醇酯锌盐（CEPPA-Zn）合成阻燃聚酯,由于含金属离子的阻燃剂加入,聚合反应过程中,缩聚反应的时间缩短,缩聚反应的温度降低,利用差示扫描量热（DSC）测试阻燃聚酯的热性能,发现阻燃聚酯的玻璃化转变温度、结晶化温度及熔点均提高,热重测试（TGA）显示聚酯的热稳定性能提高,而且由于Zn离子的存在使得残炭量增加,极限氧指数（LOI）测试显示,当含Zn离子的阻燃剂质量含量达到7 %时,阻燃聚酯的LOI值达到36.7。     

新型植酸基阻燃剂改性Lyocell纤维与织物的制备及其性能

为提高Lyocell纤维与织物的阻燃性能,利用天然富磷化合物植酸与新戊二醇和尿素反应制备了一种膨胀型阻燃剂,应用于Lyocell纤维与织物的后整理。借助傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、扫描电子显微镜,分析了阻燃Lyocell纤维的结构、热稳定性及表面形貌。采用垂直燃烧、锥形量热及极限氧指数实验,研究了处理后Lyocell织物的阻燃性能。结果表明:经阻燃处理后的Lyocell纤维,其初始分解温度降低了177.1 ℃,800 ℃时的残炭量提高了21%;总热释放量、热释放速率峰值及平均热释放速率分别降低了76.9%、84.0%、70.6%;极限氧指数从17.0% 提高到47.6%,经25次洗涤后极限氧指数下降到28.8%,但仍具有良好的阻燃性能。     

阻燃超疏水涤/棉混纺织物的制备及其性能

为实现涤/棉混纺织物同时具有阻燃和超疏水功能,以生物基的壳聚糖(CS)和植酸(PA),采用层层自组装方法在涤/棉混纺织物上构建阻燃涂层,并采用含氟的超疏水整理剂处理涤/棉混纺织物。测定了织物的阻燃和超疏水性能及热稳定性;并观察了阻燃处理前后织物及其垂直燃烧后残炭的外观形貌。结果表明:经CS/PA阻燃处理后织物的极限氧指数(LOI值)可以达到30.6%,经超疏水处理会使其LOI值有所降低,但静态接触角可以达到150°以上,可获得阻燃超疏水功能,并具有一定的水洗耐久性;织物经阻燃超疏水处理,有利于提高其高温稳定性和促进其成炭,CS/PA阻燃涂层可发挥膨胀阻燃作用。     

聚酰胺6织物的磺胺阻燃抗熔滴整理

为进一步扩展聚酰胺6织物的应用领域,采用磺胺作为阻燃整理剂,在高温条件下,通过浸渍沉积法对聚酰胺6织物进行阻燃防熔滴整理。并对整理后聚酰胺6织物的热稳定性、热释放性能、抗熔滴性能、阻燃性能和阻燃机制进行分析。结果表明:经磺胺阻燃整理后,聚酰胺6织物的极限氧指数达到32.2%,损毁长度和损毁面积均减小,无熔滴产生,达到阻燃B₁级的要求,具有较好的阻燃效果;同时整理后聚酰胺6织物的最大热释放速率下降了16.9%,火灾危害性显著降低;磺胺主要通过气相阻燃机制提高聚酰胺6织物的阻燃性能,且阻燃整理对聚酰胺6织物的强力和手感影响较小。     

季戊四醇磷酸酯/二乙基次磷酸锌协同阻燃聚酰胺6的制备及其性能

为提高聚酰胺6（PA6）纤维的阻燃性及可纺性,设计了季戊四醇磷酸酯（PEPA）/ 二乙基次磷酸锌（ZDP）协同阻燃体系,采用熔融挤出方法制备了PA6/PEPA/ZDP 阻燃复合物,研究了不同质量分数的阻燃剂对PA6 阻燃性的影响规律,以及最优阻燃配比时的纺丝工艺及纤维性能。结果表明：PEPA 可降低PA6 的热稳定性,但ZDP 可提高复合物的热稳定性,二者同时使用可起到互补作用;当PEPA 与ZDP 的质量比为10:5时,复合物的极限氧指数达到28%,垂直燃烧测试的有焰燃烧时间明显缩短,锥形量热残炭量增加了6.56%,总热释放量降低了34.5%,此配比下复合物具有优良可纺性;将初生丝经３ 倍牵伸热定型后,其断裂强度为1.34 cN/dtex,断裂伸长率为33.99%。     

超高分子量聚乙烯纤维的无卤阻燃整理

为提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的阻燃性能,采用兼具阻燃和抑烟作用的氢氧化镁包覆碳微球(MH-CMSs)作为阻燃剂,以钛酸四丁酯和亚磷酸三苯酯作为活化剂,依次通过除杂—活化—浸轧—烘焙的方法对UHMWPE纤维进行阻燃改性。测试了纤维的阻燃性能、力学性能以及热稳定性,研究其阻燃作用机制。结果表明:该方法能在不损害UHMWPE纤维力学性能的同时有效提高其阻燃性能;与纯UHMWPE纤维相比,经阻燃整理后得到的FR-UHMWPE纤维的极限氧指数(LOI值)可提高36%以上,峰值热释放速率降低幅度达39.3%,且纤维的发烟和熔滴现象也得到改善,火灾危险性显著降低;FR-UHMWPE纤维表现出凝聚相阻燃机制,阻燃整理促进了UHMWPE热降解成炭,使其在燃烧时形成了致密连续的炭层,该炭层能有效阻止热与质的传递,从而起到阻燃作用。     

聚乙烯亚胺/植酸层层自组装阻燃涤/棉混纺织物制备及其性能

为实现涤/棉混纺织物的环保阻燃,以聚乙烯亚胺(PEI)和植酸(PA)为原料,基于层层自组装(LBL)方法,在涤/棉混纺织物表面构建PEI/PA阻燃涂层。采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、极限氧指数(LOI)测试仪和垂直燃烧测试仪等对整理前后涤/棉混纺织物的红外特征吸收、微观形貌、热稳定性和阻燃性能进行表征和测定。结果表明:采用LBL方法在涤/棉混纺织物上成功构建PEI/PA阻燃涂层;与未整理的涤/棉混纺织物相比,经过PEI/PA涂层整理后的涤/棉混纺织物LOI值可达32.3%,损毁长度降至98 mm,续燃时间和阴燃时间都为0 s,无熔滴产生,且对织物的断裂强度和白度影响较小;涤/棉混纺织物的热稳定性能得到提高,形成稳定的炭层;经20次洗涤其LOI值大于26%,表现出较好的耐久性。     

聚磷腈改性沸石咪唑酯骨架材料的制备及其在聚酯阻燃中的应用

为提高聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的阻燃性能,以六水合硝酸锌和2-甲基咪唑制备沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8),之后用六氯环三磷腈和4,4 -二羟基二苯砜对ZIF-8进行表面修饰合成一种ZIF-8聚环三磷睛-共磺酰基双酰/(PZS)亚微米颗粒,并与PET通过熔融共混制备PET阻燃复合材料。借助热重分析仪、极限氧指数仪、垂直燃烧仪、万能材料试验机以及扫描电镜等对复合材料的热稳定性、阻燃抗熔滴性、力学性能以及阻燃机制进行分析。结果表明:添加6%的ZIF-8/PZS亚微米颗粒使PET的极限氧指数(LOI值)提高到29.2%,并通过UL-94 V-0等级,而复合材料的力学性能没有受到严重影响;ZIF-8/PZS可以在气相和凝聚相中同时发挥效用,从而赋予PET复合材料优异的阻燃性能。     

LOTAN纤维性能测试研究

将LOTAN纤维和几种阻燃纤维的性能,如极限氧指数(LOI值)、回潮率、体积比电阻、断裂强度、热稳定性、化学性能等进行了对比与分析,发现LOTAN纤维:LOI值高于39%,可用于生产阻燃防护纺织品;回潮率高、体积比电阻较大,可纺性差;断裂强度低,但热稳定性好;耐酸性优于耐碱性;烟气毒性试验评定级别为F0~F1,纤维具有良好的环保性能。