非对称双螺杆制备ABS/PUR-T/HNTs阻燃复合材料的性能

分别采用自主研制的新型同向非对称双螺杆挤出机以及传统双螺杆挤出机制备了丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)/膨胀型阻燃剂(IFR),ABS/热塑性聚氨酯弹性体(PUR-T)/IFR以及ABS/PUR-T/IFR/埃洛石纳米管(HNTs)等3种阻燃复合材料试样,表征了试样的冲击、拉伸和弯曲强度以及极限氧指数(LOI),同时测试了非对称双螺杆挤出机制备的试样的燃烧性能,分析了PUR-T和HNTs对试样性能的影响。结果表明,相比于传统双螺杆挤出机,自制非对称双螺杆挤出机由于具有更优异的混合性能,所制备的复合材料试样力学性能和LOI均有提高;针对非对称双螺杆制备的试样,加入质量分数为17.5%的PUR-T后,其冲击强度提高,而拉伸和弯曲强度降低,LOI由27%提升至40%,热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、总热释放量(THR)和生烟速率(SPR)降低,火灾性能指数(FPI)提高,阻燃效果显著增加;进一步加入2%的HNTs后,试样的冲击、拉伸和弯曲强度得到提高,LOI稍有下降,但仍为37%,MHRR和THR有所增大,但PHRR和SPR进一步降低,且FPI提高,有助于降低火灾危险性。     

回收废旧轻质GMT在阻燃聚丙烯中的应用

将废旧轻质GMT回收造粒得到的短玻纤增强聚丙烯(PP-GF)加入到阻燃PP复合材料(FRPP)中获得阻燃增强PP复合材料(FRPP-GF)。力学性能测试结果表明:PP-GF的加入能够提高阻燃PP复合材料的拉伸强度,但会使材料的冲击强度下降。锥形量热测试结果显示:添加30%PP-GF的阻燃PP复合材料与FRPP相比,热释放速率峰值(PHRR)、总放热量(THR)以及平均质量损失速率(AMLR)都相差不大,但是LOI值略有下降,同时无法通过垂直燃烧UL94测试。     

用锥形量热法研究EVA/EG复合材料的阻燃性能

采用哈克转矩流变仪将阻燃剂可膨胀石墨(EG)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)树脂和其它助剂进行熔融混和均匀,制备阻燃EVA/EG复合材料,并通过锥形量热仪研究其阻燃性能。研究结果表明:经膨胀石墨阻燃的EVA/EG复合材料的热释放速率峰值(PHRR)、总热释放速率(THR)、烟发生速率(SPR)、总释烟速率(TSR)逐渐降低,火灾性能指数(FPI)、点燃时间(TTI)及燃烧残渣逐渐增加,表现出明显的阻燃性和抑烟性特点。阻燃EVA/EG复合材料燃烧时,其EG片层受热膨胀形成保护层,有效延缓了热、氧传递,降低了材料的热分解和扩散速率,促进了成炭,是阻燃性提高的关键因素。     

含DOPO的聚膦酸酯的制备及其阻燃PET的性能

为提高聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料的阻燃性能,减少其在燃烧时释放的有毒有害气体,同时对聚合型膦酸酯的阻燃行为进行研究,合成了一种聚磷酸酯阻燃剂(PDPP)。分别采用傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振光谱仪表征了PDPP的化学结构。利用热失重分析仪、极限氧指数(LOI)测定仪、UL 94垂直燃烧测试,表征了阻燃剂和PET复合物的综合性能。结果发现,PDPP拥有良好的热稳定性,且添加质量分数8%PDPP的PET/PDPP复合材料的LOI值能够达到29.6%,并垂直燃烧测试通过了UL94 V-0级,同时在燃烧过程中PDPP能有效地抑制烟热的释放,较纯PET,热释放速率峰值(PHRR)和总烟释放量(TSR)分别降低了61.5%和47%。利用扫描电子显微镜,热重红外联用仪,热台红外仪对PET/PDPP复合材料的阻燃机理进行了测试,得出结论,PDPP能够在燃烧过程中同时发挥气相和凝聚相阻燃作用,共同提高了PET/PDPP复合材料的阻燃性能,为高效聚膦酸酯阻燃体系提供了新的思路。结果发现在气相和凝聚相的共同作用下,提高了PET/PDPP复合材料的阻燃性能。     

阻燃PLA复合材料的制备及其阻燃性能研究

采用熔融共混技术,将二乙基次膦酸铝（ADP）引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列阻燃聚乳酸复合材料(FR-PLA)。在此基础上,采用热重分析、极限氧指数、UL 94垂直燃烧、微型量热测试研究了二乙基次膦酸铝对阻燃聚乳酸复合材料热稳定性、阻燃性能以及燃烧性能的影响。结果表明,ADP可以有效提高复合材料的阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的ADP使得PLA/ADP30通过UL 94 V-0级别,极限氧指数达到31.6 %（体积分数,下同）; ADP使得阻燃PLA复合材料的初始分解温度降低,但明显提高复合材料的成炭性; ADP使得复合材料的热释放速率峰值明显下降,PLA/ADP30热释放速率峰值为290 W/g,相对于PLA下降37.1 %,明显降低复合材料的火灾危险性。     

聚乳酸/苯基次膦酸镧复合材料的制备及阻燃性能研究

采用简单方法制备了苯基次膦酸镧(LaP),并将其作为阻燃剂引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列PLA/LaP复合材料。采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧、微型量热测试(MCC)等方法研究PLA/LaP复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。结果表明,LaP可以提高复合材料阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的LaP使得复合材料的极限氧指数达到24.8 %,并通过UL 94 V-2级别;LaP可明显提高复合材料的热分解温度和成炭率;高添加量LaP可显著降低复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放(THR),有效降低了复合材料的火灾危险性。     

PP复合材料的制备及其阻燃性能研究

将碳微球(CMSs)及聚磷酸铵(APP)添加至聚丙烯(PP)中,制备了PP复合材料。采用极限氧指数(LOI)、热重分析仪(TGA)、锥形量热仪(CONE)及电子万能试验机(EUT)等表征手段对PP复合材料的阻燃性能、热稳定性能以及力学性能进行了测试分析,考察了APP与CMSs的质量比以及添加量对PP阻燃体系性能的影响。结果表明:在APP与CMSs质量比为4:1,总添加量为30%时,PP/CMSs/APP复合材料的LOI为28.7%,较纯PP提高了59.4%;火灾性能指数(FPI)值较纯PP提高了约5倍;热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)、平均热释放速率(MHRR)和平均有效燃烧热(MEHC)分别较纯PP降低了31.11%、14.2%、24.5%和32.1%;火灾蔓延指数(FGI)值较纯PP降低了55.3%,且复合材料的热稳定性有所提高,成炭能力显著提升,PP的阻燃性能得到明显改善。     

焦磷酸哌嗪协同次磷酸铝阻燃聚丙烯复合材料性能

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,以焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)为原料,通过熔融挤出的方式制备了不同质量比的PP复合材料,采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、热重分析(TG-DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对PP复合材料热稳定性及阻燃抑烟性能进行分析,研究PAPP和AHP不同配比对阻燃性能的影响。结果表明,PAPP和AHP膨胀阻燃剂的加入大幅提升了PP复合材料的阻燃抑烟性能,当PAPP和AHP质量比为4∶1,总添加量为25%时,PP复合材料LOI达到31.5%,通过UL94垂直燃烧V-0级,800℃残炭率为23.16%,说明PAPP和AHP两者发挥了较好的协同阻燃作用。此外,其热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都得到大幅降低,SEM结果表明阻燃成分在PP复合材料表面形成了连续、致密的膨胀炭层,提升了材料的阻燃和抑烟性能。     

CMSs对新型聚丙烯膨胀阻燃体系性能的影响

为了进一步提高聚丙烯(PP)膨胀阻燃体系的阻燃性能,将碳微球(CMSs)添加至膨胀型阻燃聚丙烯(壳聚糖/聚磷酸铵/聚丙烯(CS/APP/PP))体系中,经熔融共混的方法制备出CMSs/CS/APP/PP复合材料。采用数显氧指数仪(LOI)、锥形量热仪(CONE)、电子万能试验机(EUT)等仪器对复合材料进行了测试,同时考察了CMSs对聚丙烯膨胀阻燃体系(CS/APP/PP)阻燃性能的影响。结果表明,CMSs的加入可提高材料的阻燃性;在CMSs添加量为3%时,复合材料的极限氧指数达到31.5%,较CS/APP/PP体系提高了18.9%;热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、平均有效燃烧热(MEHC)、总热释放量(THR)均明显降低,成炭率显著提高,炭层更加致密,火灾性能指数(FPI)达到最大,为0.089 3 m~2·s/kW,较CS/APP/PP体系提高了1倍多,材料的阻燃性大幅度提升。同时CMSs的加入显著提高了复合材料的抑烟性,使复合材料的总烟释放量(TSR)、CO和CO_2的排放均明显降低;且复合材料的火灾蔓延指数(FGI)显著减小,为1.16 kW/(m~2·s),较CS/APP/PP体系降低了29.9%,火灾危险性明显降低。     

聚乳酸/苯基次膦酸铈复合材料的制备及性能

采用简单方法合成苯基次膦酸铈(CeP),并将其作为阻燃剂加入聚乳酸(PLA)中,通过熔融共混技术制备聚乳酸/苯基次膦酸铈(PLA/CeP)复合材料。通过热重(TG)、极限氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧(UL-94)、微型量热(MCC)研究复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。通过阻燃测试发现,CeP能够提高复合材料阻燃性能,PLA/CeP20极限氧指数能达到24.3%并通过UL-94 V-2级别。热重分析的结果表明,CeP显著提高了PLA/CeP复合材料初始分解温度和成炭率。MCC测试结果表明,CeP能明显降低PLA/CeP复合材料火灾危险性。PLA/CeP20热释放速率峰值(PHRR)和总热释放(THR)分别为397 W/g和13.6 kJ/g,与纯聚乳酸相比,分别下降了13.9%和28.0%。因此,苯基次磷酸铈对聚乳酸具有良好的阻燃效果。     

阻燃聚氨酯弹性体复合材料的制备及性能研究

以次磷酸铝（AHP）和三聚氰胺氰脲酸盐（MCA）为阻燃剂,采用熔融共混法制备了一系列阻燃聚氨酯弹性体复合材料（FR-TPU）,采用热失重分析、极限氧指数、UL 94 垂直燃烧测试、锥形量热测试、力学性能测试、扫描电子显微镜研究了FR-TPU复合材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能、力学性能和炭渣形貌。结果表明,AHP与MCA复配可明显提高FR-TPU复合材料的热稳定性、成炭率和阻燃性能;TPU/AHP-MCA20的极限氧指数为30.5 %,并达到UL 94 V-0级,热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降至436 kW/m2和55.5 MJ/m2,拉伸强度和断裂伸长率分别为25.45 MPa和588.3 %;AHP与MCA复配可明显提高TPU/AHP-MCA20炭渣的致密性,从而有效抑制燃烧区域物质及能量交换,提高复合材料的火灾安全性。     

几种含磷阻燃剂对高抗冲聚苯乙烯/氢氧化镁复合材料燃烧性能的影响

分别将微胶囊红磷(MRP)、聚磷酸铵(APP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)通过熔融共混方法加入到高抗冲聚苯乙烯/氢氧化镁(HIPS/MH)复合材料中,制备了一系列含有不同含磷阻燃剂的HIPS/MH复合材料。采用垂直燃烧实验、极限氧指数实验(LOI)和锥形量热仪测试(Cone)研究了复合材料的燃烧性能。结果表明:与HIPS/MH复合材料相比,MRP阻燃剂用量为6.7%时,HIPS/MH/MRP复合材料的垂直燃烧级别由原来的无级别升至V-0级,LOI由原来的21.3%提高到23.5%,热释放速率峰值(PHRR)由271 k W/m~2降至175k W/m~2,平均热释放速率(AHRR)由134 k W/m~2降低到81 k W/m~2,总热释放量(THR)由111 MJ/m~2下降到64MJ/m~2,表明MRP与MH对HIPS有非常明显的协同阻燃作用。相比之下,APP和RDP对HIPS/MH复合材料的阻燃性能无显著影响,这两种含磷阻燃剂与MH之间无协同阻燃作用。此外,HIPS/MH/MRP复合材料具有良好的加工性能。     

层状阻燃结构对PBT/IFR复合材料性能的影响

通过熔融共混和模压成型技术制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/膨胀型阻燃剂(IFR)共混和层状复合材料,其中层状复合材料为3层阻燃结构,内层为非阻燃层(纯PBT),内层外面两层为阻燃层(PBT/IFR)。通过UL94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)以及拉伸和冲击性能测试对比分析了两种复合材料的阻燃性能和力学性能。结果表明,与PBT/IFR共混复合材料相比,PBT/IFR层状复合材料的阻燃性能提高幅度更大,虽然低IFR含量下其力学性能低于共混复合材料,但随着IFR含量增加,力学性能下降幅度更小。当层状复合材料中的阻燃层/非阻燃层/阻燃层的厚度比为1.5 mm/1 mm/1.5 mm,即IFR质量分数为22.5%时,其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度与相同IFR用量下的共混复合材料相当,而阻燃性能与IFR质量分数为30%的共混复合材料相当,其UL 94阻燃等级达到V–0级,LOI提高到24.4%。这表明,采用层状阻燃可控受限结构,可在较低的IFR用量下更好地提高PBT/IFR复合材料的阻燃性能,同时减缓了力学性能下降的幅度。     

KH550改性PEPA对PP/IFR体系阻燃、耐水和力学性能的影响

利用硅烷偶联剂KH550对季戊四醇磷酸酯(PEPA)进行表面改性,得到Si-PEPA,将其与三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。研究了KH550改性PEPA对PP/IFR体系阻燃、耐水和力学性能的影响。利用极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧(UL94)仪、锥形量热(CONE)仪对阻燃PP的燃烧性能进行测试,结果表明,当IFR的添加量为20%时,PP/MPP/Si-PEPA体系可以达到UL94 V-0级,氧指数达到32.5%,最大热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)都较PP/MPP/PEPA体系有明显降低。热重分析(TGA)显示,经KH550处理后,PP/IFR材料的热稳定性显著提高。经70℃热水浸泡72 h后,PP/MPP/Si-PEPA材料仍然可以通过UL94 V-1级。同时,KH550对PEPA的表面处理也提高了PP/IFR材料的力学强度。     

焦磷酸三聚氰胺/季戊四醇对聚丙烯的阻燃作用机理研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯/焦磷酸三聚氰胺/季戊四醇(PP/MPP/PER)复合材料,研究了MPP/PER对PP阻燃性能的影响,并通过热重分析(TGA)和红外光谱(FTIR)对其阻燃机理进行了探究。结果表明:MPP/PER对PP具有良好的阻燃作用。当MPP/PER用量为25%、且其质量比为3:1时,阻燃PP的极限氧指数(LOI)达到29.0%;平均热释放速率(AHRR)、热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)和最大比消光面积(PSEA)较纯PP明显下降。MPP/PER对PP的阻燃机理为:当基体受热燃烧时,MPP与PER发生脱水酯化、交联成炭反应,并在NH3作用下发泡膨胀,形成均匀多孔的膨胀炭层,覆盖在PP基体表面,阻隔氧气、可燃气体和热量的传输;同时,体系释放出NH3和水蒸气等不燃性气体,稀释了可燃性挥发物的浓度,有效地抑制了燃烧。     

十溴二苯乙烷阻燃PBT性能研究

以十溴二苯乙烷(DBDPE)替代传统的十溴二苯醚(DBDPO)作为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的阻燃剂,采用垂直燃烧(UL94)、氧指数(LOI)和锥形量热仪(CONE)方法研究了以十溴二苯乙烷阻燃的PBT的阻燃性能。结果表明:试样的氧指数最高为31.6%,垂直燃烧达到V0级,热释放速率、总热释放和有效燃烧热等数据明显降低,阻燃效果良好。     

MoO_3在聚烯烃/MH-EG阻燃体系中的协效作用研究

以氢氧化镁(MH)和可膨胀石墨(EG)为阻燃剂制备了阻燃聚烯烃(PO)材料,研究了三氧化钼(MoO_3)在该体系中的阻燃协效作用。结果表明:当MH添加量为40%时,阻燃PO的极限氧指数(LOI)仅为24.4%,继续加入6phr EG后,阻燃PO的LOI提高至28.2%,但不能提升材料的垂直燃烧等级。在PO/MH-EG体系中加入1 phr MoO_3后,材料的LOI达到29.5%,并通过UL 94V-0测试。此外,热重分析(TGA)和锥形量热(Cone)数据显示,MoO_3的加入可以促使材料提前交联成炭,提高材料的残炭率。与PO/MH-EG体系相比,PO/MH-EG-MoO_3阻燃材料的热释放速率峰值(PHRR)和烟释放速率峰值(PSPR)分别降低了40.98%和56.76%。     

无卤膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯性能研究*

利用无卤膨胀阻燃剂(IFR)阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料,研究IFR的添加量对复合材料阻燃性能、热稳定性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,加入IFR使复合材料燃烧后生成了具有阻燃作用的炭层,显著提高了复合材料的阻燃性能。随IFR添加量的增加,复合材料的极限氧指数(LOI)逐渐提高,热释放速率峰值及其平均值、总热释放速率和生烟速率逐渐降低,力学性能略有下降。当IFR质量分数为20%时,复合材料的LOI和垂直燃烧等级分别达到了24.4%和UL 94 V-0级。     

红磷阻燃长玻纤增强聚酰胺6复合材料热性能和阻燃性能的研究

采用UL 94垂直燃烧(UL 94)、极限氧指数(LOI)、热重分析(TGA)方法研究了红磷阻燃长玻纤增强聚酰胺6(LGFPA6)的阻燃性能和热性能。UL 94、LOI和TGA测试表明:随着红磷阻燃剂含量的增加,LOI值逐渐增大,T5%和热分解速率逐渐降低,残炭量增加;热降解动力学表明:红磷阻燃LGFPA6的平均热解活化能增加,说明红磷阻燃LGFPA6复合材料的热降解反应不易发生。     

苯并嗪协效二乙基次磷酸铝阻燃PA66的研究

以双酚A型苯并嗪(BOZ)为成炭协效剂,二乙基次磷酸铝(ADP)为阻燃剂,通过熔融共混制备了阻燃尼龙66(PA66)复合材料。通过垂直燃烧测试(UL94)、极限氧指数(LOI)、锥形量热(Cone)、SEM以及TGA等考察了复合材料的协同阻燃性能及作用机制。结果表明:BOZ和ADP具有良好的协同阻燃效应。适量BOZ的引入不但可以提高材料的阻燃性能,还可以改善材料的热稳定性,并且对材料的力学性能影响不大。添加占体系质量分数0.3%BOZ和质量分数7.7%ADP时,ADP/BOZ阻燃PA66复合材料的垂直燃烧达到UL94V-0级,LOI达到了32.8%,拉伸强度、弯曲强度分别为81.52、111.11 MPa。阻燃机理研究表明:ADP/BOZ和ADP都是以气相阻燃作用为主的气相和凝聚相协同阻燃机制。