分子筛对聚丙烯膨胀型阻燃体系热降解行为的研究

研究了分析筛（Zeolite 4A、13X、Mordenite、ZSM－5）在聚磷酸铵／季戊四醇（APP／PER）膨胀阻燃剂中的热降解行为。TG研究表明，APP／PER体系加入分子筛后，体系的热失重速率峰值降低，热失重速率峰发生了位移。将APP／PER－Zeolite作用于PP形成的膨胀阻燃体系，PP参与了成炭，500℃后残炭量显著增加，高于550℃时残炭稳定。实验证实了在高温下，分子筛可作为膨胀阻燃体系的催化剂，能促进体系交联和成炭，可使体系的阻燃行为得到改善，其中4A分子筛对PP的协同作用最大，LOI达37％，比纯PP提高了9个单位。     

六(γ-氨丙基硅烷三醇)环三磷腈的制备及其在膨胀阻燃聚丙烯中的应用

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛及γ-氨丙基硅烷三醇(KH553)为反应原料,合成了具有席夫碱结构的有机硅型成炭剂六(γ-氨丙基硅烷三醇)环三磷腈(HKHPCP)。以HKHPCP与聚磷酸铵(APP)的复配物为抗熔滴剂,以N-烷氧基受阻胺(NOR116)为阻燃协效剂,通过熔融共混技术制备了膨胀阻燃聚丙烯(PP)基复合材料(APP-HKHPCP-NOR116/PP)。利用FTIR、核磁共振(1 H和31P NMR)对HKHPCP的化学结构进行了表征。采用热失重、极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热、拉曼光谱和SEM研究了阻燃体系的热降解行为、阻燃性能及炭层的石墨化程度和致密性。HKHPCP的热失重结果表明,其在氧气氛围下的初始分解温度为300.2℃,1 000℃时残余率为34.8%。当添加总量为30wt%的阻燃剂时,APP-HKHPCP-NOR116/PP复合材料的极限氧指数(LOI)达到43%,且能通过UL-94V-0级,其热释放速率(HRR)、总热释放速率(THR)及烟释放速率(SPR)、总烟释放量(TSP)相比于纯PP分别降低了75.0%、50.5%和88.0%、80.8%,表现出显著的隔热、抑烟性能。APPHKHPCP-NOR116/PP复合材料燃烧后形成了高石墨化、致密的炭层。     

EVA对膨胀型阻燃聚丙烯吸潮性的改进研究

本文针对膨胀型阻燃剂（IFR）吸潮性问题，采用高弹体微胶囊化进行包覆的方法进行了改性研究。选用EVA对IFR进行包覆改性，提出了IFR阻燃PP的防潮性，并改善了IFR与PP的相容性，从而达到了改善材料性能的目的。     

分子筛和SiO2对含三嗪大分子膨胀阻燃聚丙烯体系的阻燃协效性

研究了两种化合物4A分子筛(Zeolite4A)和二氧化硅(SiO2)对聚丙烯膨胀阻燃新体系聚丙烯/聚磷酸铵/三嗪系成炭剂(PP/APP/CFA)阻燃性的影响,通过垂直燃烧、氧指数、热重分析、锥形量热仪和扫描电镜等技术研究表明,这两种含硅物质均能有效提高聚丙烯体系的阻燃性。膨胀阻燃剂能有效降低聚丙烯材料的热释放速率和烟释放速率,特别是,这两种含硅物质能明显降低聚丙烯体系第二个燃烧过程的热释放速率和烟释放速率。     

4A分子筛对PP/MPP/PEPA膨胀阻燃体系的协同作用

以4A分子筛为阻燃协效剂,采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备了具有良好阻燃性能的无卤阻燃PP。研究了4A分子筛用量对PP阻燃性能和协同作用的影响。结果表明:添加少量的4A分子筛即可显著提高PP的阻燃性能;当MPP/PEPA/4A分子筛添加量分别为12%、8%和2%时,阻燃PP的氧指数高达33。TGA、FTIR分析和体视显微镜及SEM观测结果表明:添加少量的4A分子筛可以催化MPP/PEPA间的酯化反应,促进体系成炭,形成更致密的炭层,从而提高材料的阻燃性能。     

含硅化合物与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯

采用聚磷酸铵(APP)与季戊四醇(PER)复合膨胀阻燃剂(IFR)阻燃聚丙烯,研究了不同含硅物质——硅胶(SG)、硅酮(GM)以及硅晶(SW)纤维对IFR阻燃PP性能的影响,并通过LOI、UL-94、TGA对材料阻燃性能进行了表征。结果表明,三种物质与IFR都存在一定的协同效应。然而,硅胶与IFR的协同效应最好,在IFR含量为25%时,添加2%的硅胶,材料氧指数由29提高至35,UL-94也提高至V-0级,材料的高温热稳定性也得到了极大提高,并且能够生成结构更加致密的炭层。     

纳米CdS对聚丙烯膨胀型阻燃剂的协同效应

将单组分膨胀型阻燃剂新戊二醇磷酸酯三聚氰胺盐(NPM)和纳米硫化镉(CdS)加入聚丙烯中进行阻燃处理,应用氧指数和热重分析评价了该体系的阻燃性能和纳米CdS的阻燃协同效应,当纳米CdS加入量达到1.0 phr时,可以观察到明显的协同效果.采用红外光谱、扫描电镜和X射线衍射对纳米CdS协同机理进行了分析,结果表明,纳米CdS能促进炭层的生成,并通过催化和交联作用而影响炭层结构.     

防潮型膨胀阻燃剂及阻燃聚丙烯的研究

研究EVA对膨胀型阻燃剂防潮效果的影响。根据膨胀阻燃原理，合成咄新型防潮型膨胀阻燃剂。利用能谱分析等手段对合成的膨胀型阻燃剂的结构、防潮性及其在PP中的阻燃效果进行研究。     

聚磷酸铵型膨胀阻燃剂对聚丙烯的阻燃作用

在改性聚磷酸铵中加入聚己内酰胺（ＰＡ６）,可显著提高由它们组成的膨胀型阻燃剂（ＩＦＲ）对聚丙烯（ＰＰ）的阻燃作用,ＰＡ６在其中主要起成炭剂的作用。热重分析表明,当ＩＦＲ－ＰＰ受热燃烧时,ＩＦＲ参与了ＰＰ的成热分解反应并促使部分碳化,元素分析和红外光谱结果表明,ＩＦＲ－ＰＰ受热燃烧时磷主要积聚在燃烧端面并以磷酸及其相应的铵盐存在,它们的形成与ＩＦＲ受热燃烧时的一系列变化有关,并有助于焦化物的进一步炭     

含硅阻燃剂与膨胀型阻燃剂的协同阻燃性

采用测量极限氧指数(LOI)和锥形量热仪动态燃烧两种方法评价了含硅阻燃剂(SFR-H)与高聚磷酸铵/三聚氰胺氰尿酸盐(APP/MCA)膨胀阻燃体系在聚乙烯基体中的协同阻燃性,并通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(WAXD)和扫描电镜(SEM)分析炭层结构和成分来研究其协同阻燃机理。研究表明,SFR-H/APP/MCA协同阻燃体系可明显提高聚乙烯的LOI值和降低燃烧热释放速率,具有较好的协同阻燃性,两者在燃烧过程中一起热氧化分解,形成陶瓷状含硅、硼、磷元素的化合物,对表面膨胀炭层起着增强作用,同时也提高了膨胀炭层的热氧稳定性和阻隔性能,从而提高了阻燃效果。     

微米苯基硅树脂微球与膨胀型阻燃剂协效阻燃聚丙烯

以苯基三甲氧基硅烷为单体,通过水解缩聚法,在碱性条件下合成微米苯基硅树脂微球（PPSQ）。将PPSQ和膨胀型阻燃剂密胺焦磷酸盐（MPP）、季戊四醇（PER）加入聚丙烯（PP）进行阻燃处理,应用锥形量热和热重分析评价该体系的阻燃性能和微米PPSQ的阻燃协同效应。当微米PPSQ加入量达到8%时,整个体系的失重曲线向高温方向...     

纳米有机蒙脱土在膨胀型阻燃剂中的协效和抑烟性

以聚磷酸铵(APP)为酸源和气源、季戊四醇(PER)为炭源、磷酸胍(GP)为阻燃增效剂,并在此膨胀型阻燃剂(IFR)中加入质量分数为5%的纳米有机蒙脱土(OMMT)作为协效剂和抑烟剂,用此阻燃体系对木质壁纸进行超声波浸渍处理。采用锥形量热仪(CONE)、场发射电子扫描电镜(FE-SEM)和电子探针X射线能谱仪(EDS)表征阻燃木质壁纸的燃烧性、表面微观结构和元素含量。结果表明:(1)5%OMMT的加入可延迟点燃时间(TTI)25.0%、降低热释放速率(HRR)23.0%、总热释放量(THR)5.2%和CO释放量(COY)26.9%,但对总烟释放量(TSR)、比消光面积(SEA)和烟雾生成速率(SPR)的影响不大;(2)阻燃后木质壁纸的燃烧增长速率指数(FIGRA)降低10.7%,火灾性能指数(FPI)提高40.7%,证明OMMT对APP/PER/GP阻燃体系具有协效作用;(3)OMMT以不规则微粒状较均匀地分布于木质壁纸表面纤维的细胞壁表面和微观孔隙中,阻燃木质壁纸表面的元素组成主要为C、O、N、P和其他微量元素。     

三嗪膨胀阻燃母粒的制备及在聚丙烯中的应用

以高熔指聚丙烯(HM-PP)粉料为基体,通过双螺杆挤出机将聚磷酸铵(APP)、三嗪成炭发泡剂(CFA)和纳米二氧化硅(Si O2)与聚丙烯进行捏合,经挤出、冷却及切粒后,制备三嗪膨胀阻燃母粒,同时研究了膨胀阻燃剂与聚丙烯基体的不同质量比对母粒加工性能的影响。将制备的阻燃母粒以一定的添加量与聚丙烯(M02)混合后直接注塑,制备阻燃聚丙烯材料,通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试研究了材料的阻燃性能,通过拉伸、弯曲和冲击性能的测试研究了材料的力学性能,通过扫描电镜对材料截面的测试研究了阻燃剂在材料中的分散性及相容性,同时还研究了阻燃PP材料的耐水性能。结果表明,在阻燃剂添加量为65%的时候,阻燃母粒具有很好的加工性能,加工过程中无断条现象。当母粒的添加量为33.8%(阻燃剂含量为22%)时,材料通过UL-94 V-0级,LOI值达到了34.3%,表现出很好的阻燃效果。与单独添加膨胀阻燃剂的阻燃PP材料相比,阻燃母粒与聚丙烯树脂具有更好的相容性且在树脂中分散均匀,阻燃母粒的加入提高了材料的力学性能,同时材料的耐水性能也得到了很好的提高,材料在耐水测试后依然能保持很好的阻燃性能。     

RDP与APP/MC/PPO复配膨胀阻燃聚乙烯的研究

采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺氰脲酸盐(MC)和聚苯醚(PPO)复配制备膨胀阻燃剂(IFR),与阻燃协效剂间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)进行聚乙烯(PE)阻燃。借助氧指数、垂直燃烧测试,探讨IFR与阻燃协效剂RDP间的协效性,研究RDP不同添加量对IFR阻燃复合材料燃烧性能的影响,并对其力学性能进行测试。利用TG,DTG热分析技术对协效性进行验证。结果表明:RDP与IFR具有阻燃协效作用,RDP的协效性主要在热分解的第一阶段发挥作用,可催化APP提前分解,RDP的加入降低了热分解过程的热释放量,促进了多孔泡沫炭层的形成,并显著提高材料的残炭量;当RDP的添加量为5%(质量分数)时,氧指数(LOI)达到最大值31,并通过UL94V-0级。可见RDP与APP/MC/PPO阻燃剂复配可大幅提高PE的抗燃烧性能。     

纳米协同膨胀阻燃聚丙烯增韧共混物的阻燃组分配比研究

选用有机蒙脱土(OMMT)作为膨胀型阻燃剂(IFR)的协效剂,对聚丙烯/乙烯辛烯共聚物增韧共混体系(iPP/POE)进行阻燃改性,制备了iPP/POE/IFR/OMMT复合材料。利用氧指数仪、垂直燃烧测试、锥型量热仪、热失重分析和力学性能测试对材料的性能进行表征,系统研究了OMMT与IFR的配比对膨胀阻燃增韧共混体系阻燃性能及力学性能的影响。结果表明,OMMT的加入可催化材料的成炭过程,复合材料的燃烧性能得到明显提升,燃烧过程中熔融滴落的现象得到改善,同时热量以及有毒烟气释放量显著降低,而复合冲击强度也有一定提升。其中综合性能最优的配比是添加2%(质量分数)的OMMT和23%(质量分数)的IFR,其热释放速率峰值、平均热释放速率、平均质量损失速率以及生烟量较iPP/IFR/POE分别降低了28%、20%、17%以及95%,而冲击强度则提高了36%。研究结果为聚烯烃共混物阻燃改性的应用提供了指导。     

碱式硫酸镁晶须对膨胀阻燃聚丙烯的协效作用

以七水硫酸镁和氢氧化钠为主要原料,利用水热法制备了碱式硫酸镁晶须,采用熔融共混法制备了聚丙烯/多聚磷酸铵/季戊四醇/碱式硫酸镁晶须复合材料。通过氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、热失重分析评价了复合材料的阻燃性能和热稳定性,采用扫描电镜、能谱仪表征了残炭的形貌结构,发现碱式硫酸镁晶须对膨胀阻燃聚丙烯具有显著的协效作用。添加1%的碱式硫酸镁晶须,膨胀阻燃体系的LOI由29.90提高至38.39,提高了28.4%;UL-94等级从NR提高到V-0;残炭致密性显著增强,炭层表面C/P摩尔比增加,且出现元素Mg;弯曲强度从38.83 MPa增加至40.25MPa。