MgAlZnFe-CO3 LDHs对PBS膨胀阻燃体系性能的影响

采用恒定pH值共沉淀法在自制反应器中合成了不同原料配比的碳酸根型镁铝锌铁层状双羟基金属氧化物（MgAlZnFe-CO₃ LDHs）,并通过熔融共混MgAlZnFe-CO₃ LDHs、聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺（MA）和全降解材料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）制备出PBS膨胀阻燃材料. 采用傅里叶红外光谱（FTIR）、热失重（TG）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及元素分析（ICP）对MgAlZnFe-CO₃ LDHs进行了表征,并对PBS膨胀体系进行了力学性能和阻燃性能等测试. 结果表明,当Mg²⁺,Zn²⁺,Al³⁺和Fe³⁺的摩尔比为9：3：3：1时,合成的MgAlZnFe-CO₃ LDHs热稳定性最好,晶态结构规整,呈形貌规则的六边形片状;当MgAlZnFe-CO₃ LDHs的添加质量分数为1%时（阻燃剂的总添加质量分数为20%）时,PBS膨胀阻燃体系的极限氧指数（LOI）达到35%,垂直燃烧测试达到UL-94 V-0级别,力学性能得到较大改善. 实验结果表明,低添加量的MgAlZnFe-CO₃ LDHs与膨胀阻燃剂（IFR）协效阻燃PBS,一方面能够改善膨胀阻燃剂恶化PBS力学性能的现象,另一方面协同效应能够明显提高PBS的阻燃性能.     

海泡石对膨胀阻燃聚丙烯燃烧和热分解的影响

将改性后的海泡石添加到聚磷酸铵(APP)和双季戊四醇(DPER)膨胀阻燃聚丙烯(PP/IFR)体系中,采用氧指数(LOI)、热重分析(TGA)、光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、锥形量热仪(CONE)和扫描电镜(SEM)考察其对膨胀阻燃体系的催化协效作用,探讨作用机理.LOI结果表明,改性的海泡石比纳米水滑石和有机改性的蒙脱土有更好的催化协效作用.CONE数据证实,海泡石可以降低膨胀阻燃聚丙烯体系的热释放速率和总的热释放量.通过观察SEM图片发现,海泡石可以改善膨胀炭层的形貌,提高炭层的隔热隔质性能.TGA结果表明,在氮气和空气气氛下,海泡石均可以提高膨胀炭层的热稳定性,增加高温时残余物的量,其主要作用对象为APP.FTIR和XPS测试发现加热过程中海泡石可以与APP发生化学反应,形成P—O—Si键,增加了APP高温时的稳定性.     

金属氧化物对聚丙烯膨胀阻燃体系阻燃性能的影响

将Bi2O3、Sb2O3、SnO2添加到聚磷酸铵(APP)和双季戊四醇(DPER)膨胀型阻燃聚丙烯(PP)体系中,采用氧指数(OI)、热分析(TGA)、热红联用(TG-FTIR)和扫描电镜(SEM),考察它们对膨胀阻燃体系的催化协效作用,探讨其作用机理.结果表明,3种金属氧化物在适量的添加下都可以提高体系的氧指数.TG结果表明,Bi2O3的加入可以提高膨胀炭层在高温时的热稳定性,增加高温时残余物的量;TG-FTIR结果显示添加Bi2O3后,膨胀阻燃剂在热分解过程中,气体的释放过程发生了改变.膨胀炭层的SEM图表明,Bi2O3可以改善膨胀炭层的形貌,提高炭层的隔热隔质性能.0.1 wt%的Bi2O3和1 wt%的纳米黏土复配用于膨胀阻燃体系中,可以在阻燃剂添加20份下,样品氧指数达到28.3;在阻燃剂添加25时,样品(3.2 mm)通过UL-94 V-0级.0.1 wt%的Bi2O3和1 wt%纳黏粘土的添加,还可以提高体系的力学性能.     

水滑石基催化剂催化合成碳纳米材料的研究进展

碳纳米材料是一类推动能源存储、 多相催化、 高性能复合和生物医药等领域发展的重要材料, 可控合成碳纳米材料对相关领域的发展具有重要意义. 水滑石(LDHs)材料具有层板金属种类及含量可调等特点, 经焙烧、 还原后可制备出金属种类、 密度和粒径分布各异的高分散、 高稳定金属纳米催化剂, 可实现高效催化生长各种类型的碳纳米材料. 此外, 通过调控反应条件和反应器等, 可以影响LDHs基金属纳米催化剂催化生长的碳纳米材料的结构和性能. 本文总结了LDHs基金属纳米催化剂的可控制备、 碳纳米材料结构调控以及利用LDHs基催化剂制备的碳纳米材料的应用等方面的研究工作, 并阐明了催化剂的可控制备是控制合成碳纳米材料的核心手段, 这为利用LDHs基催化剂进一步合成更高性能碳纳米材料的研究指明了方向. 此外, 本文还结合近些年在光、 电及光热催化方面的研究进展, 展望了基于新型LDHs纳米结构生长碳纳米材料的研究前景.     

膨胀阻燃聚丙烯及其协同力学改性的研究进展

对聚丙烯(PP)进行阻燃协同力学改性一直是PP材料领域的研究热点。本文综述了近几年膨胀阻燃PP领域的研究进展,包括新型成炭剂的开发和阻燃体系改性新技术,讨论了纳米粘土、稀土元素化合物、分子筛等协同剂在膨胀阻燃剂中的阻燃效果及机理;同时介绍了膨胀阻燃PP及其协同力学改性的研究进展,包括无机刚性粒子、弹性体等不同组分对阻燃PP力学性能的影响,特别是对冲击韧性的影响,总结了PP阻燃及阻燃协同力学改性方面存在的问题,并对未来的发展进行了展望。     

膨胀阻燃聚丙烯及其协同力学改性的研究进展北大核心CSCD

对聚丙烯(PP)进行阻燃协同力学改性一直是PP材料领域的研究热点。本文综述了近几年膨胀阻燃PP领域的研究进展,包括新型成炭剂的开发和阻燃体系改性新技术,讨论了纳米粘土、稀土元素化合物、分子筛等协同剂在膨胀阻燃剂中的阻燃效果及机理;同时介绍了膨胀阻燃PP及其协同力学改性的研究进展,包括无机刚性粒子、弹性体等不同组分对阻燃PP力学性能的影响,特别是对冲击韧性的影响,总结了PP阻燃及阻燃协同力学改性方面存在的问题,并对未来的发展进行了展望。     

二氧化钛纳米管对环氧树脂膨胀阻燃体系的协效阻燃作用

以双酚A型环氧树脂为基体、甲基纳迪克酸酐为固化剂、聚磷酸铵为膨胀阻燃剂、水热法制备的二氧化钛纳米管(TNTs)为阻燃协效剂,共混后交联固化制得了膨胀阻燃型环氧树脂复合材料。采用极限氧指数测试、垂直燃烧实验、扫描电镜和拉曼光谱分析了添加TNTs对环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃成炭协效作用。结果表明:TNTs的引入提高了环氧树脂膨胀阻燃材料的极限氧指数以及垂直燃烧UL-94测试评级。当TNTs质量分数为2%时,膨胀阻燃体系的极限氧指数达到28.4%,UL-94达到V-1级。同时,TNTs延缓了环氧树脂膨胀阻燃材料在高温下的热降解,提升了体系高温热稳定性和成炭性能。TNTs可以作为成炭的网络骨架,并促进高温下生成更多连续致密的炭层结构,且高温煅烧后残留的炭层具有更低的ID/IG(拉曼光谱在1 360cm-1及1 600cm-1处的吸收峰强度比)值,石墨化程度更高,炭层结构更加致密规整。     

阻燃改性尼龙研究进展

综述了近年来阻燃改性尼龙材料的研究成果,尤其是现今适用于尼龙阻燃的各类阻燃体系的研究现状,包括溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-氮协效膨胀型阻燃剂、无机阻燃剂以及纳米阻燃协效剂等,并展望了未来阻燃尼龙的发展趋势.卤系阻燃剂将逐渐被替代,无卤环境友好型阻燃剂和膨胀型阻燃体系是未来重点的发展方向,综合改性、复配技术的应用也是未来研究和应用的热点.     

低烟无卤阻燃聚烯烃的研究进展和应用前景

结合近几年来在低烟无卤阻燃聚烯烃研究的系列工作，综述了该领域国内外研究的最新进展，重点论述了聚合物纳米插层化合物、可膨胀石墨体系、硅胶、碳酸钾体系、氢氧化镁和硼酸锌、有机磷系和磷－氮系膨胀型阻燃剂在无卤阻燃聚烯烃中所取得的主要成果，展望了其应用前景。     

无机阻燃剂协同阻燃聚合物研究进展

无机阻燃剂协同阻燃体系可降低阻燃剂用量,增强阻燃效果,提高聚合物的耐热性能、加工性能和机械性能,已成为阻燃技术一个重要发展方向。本文综述了无机阻燃剂间的协同阻燃体系在不同聚合物阻燃中的研究进展,对单一阻燃剂和协同阻燃体系的阻燃作用机理、阻燃性能进行了分析总结,着重阐述了铝-镁系和可膨胀石墨等协同阻燃体系,指出各体系的阻燃机理、复配比例、添加量以及协同阻燃效应,并展望了无机阻燃剂协同阻燃体系的发展趋势。     

纳米阻燃高分子材料:现状、问题及展望

纳米阻燃体系是一种新型的聚合物阻燃体系,被誉为阻燃技术的革命.极少量(≤5wt%)纳米阻燃剂的加入即能显著降低高分子材料燃烧时的热释放速率(HRR)和烟密度(SEA),延缓其燃烧过程,还能不同程度地提高材料的力学性能.本文总结了近年来国内外纳米阻燃领域的进展,介绍了本课题组在纳米阻燃方面所做的工作,探讨了纳米阻燃研究中存在的问题,并对其未来的发展进行了展望.     

负载金属氧化物活性炭对阻燃橡胶硫化、燃烧及热老化性能的影响

利用金属氧化物(MO)催化协效阻燃和改善热老化的作用,以及竹基活性炭(AC)富孔、比表面积大的特性,采用溶剂蒸发法将Fe_2O_3,Cu O和Zn O负载于AC上,得到了负载金属氧化物活性炭(AC-MO),并研究了AC-MO协效聚磷酸铵/双季戊四醇膨胀阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物橡胶(EVM)的硫化、燃烧、热稳定性及耐热老化性能.结果表明,AC-MO为目标产物且MO分散均匀,AC及AC-MO在阻燃EVM中分散均匀;AC-MO增大了阻燃EVM的最大扭矩并提高了阻燃性能及残炭量,其中AC-Fe_2O_3效果最佳;将Fe_2O_3负载于AC上提高了AC的催化成炭能力,改善了阻燃EVM残炭的完整性、致密性,最终阻燃性能得到提高.热老化实验后,AC-MO提高了阻燃EVM热老化后的拉伸强度,但断裂伸长率有所降低.     

LDHs/碳复合纳米材料的催化性能研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类典型的结构可调的阴离子层状功能材料,直接或经焙烧、还原处理后可作为高活性、高稳定性、廉价的催化剂或催化剂载体应用到催化领域.碳纳米材料自身良好的力学、电学、化学性质使其可作为理想的功能组元构筑LDHs/碳复合纳米材料,进而增强催化性能.本文综述了由LDHs与碳材料构筑的复合纳米催化材料的设计、可控制备及其在电催化、光催化、催化加氢及氧化等多相催化领域的应用进展,并从材料的可控制备及应用方面讨论了LDHs/碳复合纳米材料在多相催化领域面临的挑战与发展前景.     

纳米颗粒在聚合物复合材料中的阻燃机理及其应用

以粘土/固体环氧树脂体系为模型研究纳米颗粒在燃烧聚合物中的迁移行为,探讨其阻燃机理。发现纳米颗粒能够在熔融的聚合物中迁移,并在燃烧的聚合物表面富集,形成阻隔层。通过影响外界热量供给,减缓内部聚合物热解速率,同时在一定程度上阻隔聚合物裂解可燃成分的外溢,从而实现有效阻燃的目的。基于上述结论,在热固性树脂基复合材料表面预先植入碳纳米管、碳纳米纤维、粘土等纳米材料阻隔层,制备了阻燃型热固性树脂基复合材料。     

气凝胶的阻燃改性研究进展

气凝胶由于其密度极低、孔隙率极高、导热系数极低等特点而在保温、隔热、吸附、催化等领域得到快速发展.近年来,研究者开始研究气凝胶的阻燃性能.本文综述了近年来国内外硅系气凝胶、高分子气凝胶以及碳系气凝胶的阻燃改性的研究进展,包括这三类气凝胶各自的特点、用作阻燃材料时相关的阻燃改性技术以及其对材料阻燃性能的影响.最后指出了气凝胶在阻燃领域应用的不足、需要解决的关键问题以及发展前景.     

微波晶化法合成纳米Mg-Al型层状双氢氧化物阻燃剂的研究

用微波加热反应-变速滴加共沉淀法合成了粒径约为10～40 nm 的纳米LDHs, 用TEM和XRD对产物进行了表征, 并讨论了微波和变速滴加碱液的方法对纳米层状双氢氧化物的合成的作用. 从纳米层状双氢氧化物的TG, DTG与DSC曲线出发, 采用Ozawa法计算了它的热分解活化能, 据此把纳米层状双氢氧化物的热分解分成四个质量损失阶段. 并对它的热分解过程进行了分析, 提出了它的分解模型. 当采用纳米LDHs对PS, ABS, HDPE和PVC进行阻燃处理时, 可使它们的氧指数分别提高到28, 27, 26和33; 当阻燃涂料中含1.9%的纳米LDHs（加入量为常规TiO₂的0.27倍）时, 其耐火极限可达32 min 45 s, 比以TiO₂为阻燃填料时的最佳耐火极限多7 min 5 s.     

膨胀型阻燃涂料的研究进展

本文综述了近年来膨胀型阻燃涂料的研究进展,从膨胀型阻燃涂料的构成(基料、膨胀阻燃体系、填料颜料、助剂)出发,详细介绍了国内外基料的研究现况;并对常用的主要膨胀型阻燃剂,包括炭化剂、脱水催化剂和发泡剂进行了总结和分类;结合国外的研究,将常用几种填料对膨胀型阻燃涂料的性能影响作了系统的总结,对阻燃协效剂和其它助剂的影响和使用情况也进行了归纳和论述,并在此基础上对未来膨胀型阻燃涂料的发展趋势提出了建议。     

聚合物及其碳纳米粒子复合体系微孔发泡与电磁屏蔽研究进展

结合作者课题组的工作,对近年来基于超临界CO_2的聚合物微孔发泡以及聚合物/碳纳米粒子复合体系的微孔发泡与电磁屏蔽进行了综述。首先对单一聚合物、多元聚合物和热固性聚合物的微孔发泡、泡孔结构和泡沫性能进行归纳总结,指出通过共混、共聚、结晶、交联网络与发泡工艺的调控可以获得泡孔尺寸更小、泡孔密度更高的聚合物微孔泡沫。随后,对热塑性聚合物/碳纳米粒子复合体系、热固性聚合物/碳纳米粒子复合体系的微孔发泡进行了综述,着重介绍了碳纳米粒子与泡孔结构之间的相互作用,指出借助于微孔发泡过程可以诱导碳纳米粒子在泡壁中富集、聚并、相互连接形成导电通道,从而制备出具有优异导电性和电磁屏蔽效应的轻质聚合物微孔材料。最后,对聚合物微孔材料以及聚合物微孔复合材料的未来发展提出了一些自己的看法。     

用锥形量热仪研究聚乙烯膨胀阻燃体系的燃烧性

利用锥形量热仪在50kW·m^-2热辐照条件下,研究了含淀粉膨胀阻燃线性低密度聚乙烯(LLDPE)体系的燃烧性,获得了最大热释放速率、总热释放、有效燃烧热、最大烟产生速率、总烟释放量及质量损失速度等参数.实验结果表明:含淀粉膨胀阻燃剂能明显降低LLDPE的热释放速率、总热释放和有效燃烧热,淀粉作为膨胀型阻燃剂中的成炭剂,可以部分代替季戊四醇,而对热释放速率影响不大,达到了阻燃和降低成本的目的.该膨胀体系使烟释放变得缓慢,但总烟释放量明显增大.在燃烧时使LLDPE更早地发生热降解,但热降解速度变得缓慢.     

多层次炭结构对膨胀阻燃聚丙烯性能的调控作用研究

将具有封闭空心结构的酚醛微球(HPMs)引入到聚丙烯/膨胀阻燃剂(PP/IFR)体系,燃烧时一方面依托PP/IFR形成膨胀多孔炭,另一方面通过HPMs形成空心炭微球,嵌入到前面多孔炭的骨架中,形成具有多层次孔的炭结构,从而调控膨胀炭层,进而调节材料的阻燃性能.通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)等研究了材料的阻燃性能;通过热失重分析(TGA)测试其热稳定性;采用红外热成像仪监测燃烧过程材料的表面温度,用扫描电镜(SEM)观察IFR、HPMs在基体中的分散行为及炭层结构.结果表明,少量HPMs在聚合物中分散得比较均匀.HPMs调控了膨胀炭层,使PP/IFR形成了表层炭致密,内层具有多层次孔的炭结构.这种优质的炭结构可以使样品表面温度迅速降低,从而有效提高PP/IFR体系的阻燃效率,使得PP在添加18 wt%IFR和1 wt%HPMs就可以通过UL-94 V0级别.