聚氨酯泡沫无卤阻燃研究进展

聚氨酯泡沫塑料是用量最大的泡沫材料之一,具有低密度、高强度、耐腐蚀、高隔热等优点,广泛应用于防震、减震、软性衬垫材料和建筑隔热保温等多个领域.然而,聚氨酯泡沫高度易燃,燃烧时伴随大量热和有毒烟气释放,对人民生命财产安全造成严重威胁.传统的含卤阻燃由于生物毒性及环境累积性受到严重限制,无卤阻燃已成为聚氨酯泡沫阻燃的发展趋势.本文介绍了聚氨酯泡沫的燃烧特点及阻燃机理,从添加型、反应型和表面后处理的不同阻燃方式阐述了聚氨酯泡沫无卤阻燃的研究进展,并深入分析了这些研究对泡沫阻燃的贡献、作用机理及关键影响因素,最后对聚氨酯泡沫的阻燃研究前景进行了展望,环境友好、高效、高阻燃抑烟、可循环回收是聚氨酯泡沫阻燃未来发展的重要方向.     

无卤阻燃聚丙烯研究进展

综述了目前应用于聚丙烯的铝-镁系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂改善其燃烧性能的研究成果,分析了无卤阻燃剂的加入对聚丙烯阻燃性能、力学性能的影响,总结了无卤阻燃聚丙烯尚待研究的科学技术问题,提出了研究新型无卤阻燃剂和不同阻燃剂复合的协效作用,研制新型表面改性剂和新的表面改性技术,使阻燃剂与聚丙烯有适宜的相容性,构筑适度柔性、结合力强的界面结构,是制备具有优良阻燃性能、力学性能的无卤阻燃聚丙烯努力方向的研究思路.     

聚合法制备无卤阻燃尼龙的研究进展

在全球阻燃材料无卤化的推进过程中,氮系、磷系、硅系等阻燃剂以及其复配物受到各国研究人员的广泛关注。利用聚合法(原位聚合法和共聚法)制备阻燃尼龙,可有效解决共混法中常存在的阻燃剂在基体中分散不均匀而导致的材料性能下降的问题。原位聚合法和共聚法是根据阻燃成分在基体中的存在方式而区分的,通常前者以物理均匀分散为主,后者多以化学键结合。本文在不同制备方法的背景下,根据阻燃剂类别进一步细分,综述了用原位聚合法和共聚法制备无卤阻燃尼龙的相关研究,并探讨了该领域中亟待解决的问题及未来发展方向。     

聚氨酯硬泡无卤阻燃研究进展

首先对聚氨酯分解和燃烧规律的研究进展进行综述,根据文献中聚氨酯在不同条件下的分解规律的研究结果,给出聚氨酯硬泡分解和燃烧过程的一般规律。在此基础上,通过文献报道结合本课题组的研究结果,考察了磷系阻燃剂和功能填料对聚氨酯泡沫燃烧性能,主要包括氧指数、燃烧热释放速率等指标的影响,总结出聚氨酯硬泡体系中磷系阻燃剂的作用机理和规律,以及磷系阻燃剂与功能性填料复合应用的阻燃效果,并进一步提出了聚氨酯硬泡无卤阻燃的实现方案。     

硅橡胶复合材料阻燃研究进展

将功能填料引进到硅橡胶及其复合材料中可以获得特定功能的硅橡胶复合材料,已经成为近些年研究热点。目前阻燃剂种类繁多,但是性能比较单一,这已经不能满足人们的需要。人们在关注硅橡胶复合材料阻燃性能的同时,也考虑与其它性能兼备以及成本等问题。因此,本文综述了铂化合物、磷系阻燃剂、阻燃涂层、阻燃填料和微胶囊化阻燃剂等阻燃体系下硅橡胶复合材料的阻燃研究现状,总结了不同阻燃剂的阻燃机理,并且给出了其今后的改进方法,最后对硅橡胶复合材料阻燃研究的发展做了展望。     

PP/EVA/OMMT纳米复合材料及其阻燃材料的动态燃烧行为

利用锥形量热仪(CONE)在35kW/m2热辐照条件下,并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对聚丙烯(PP)/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料和加入无卤复配阻燃剂制备的PP/EVA/OMMT/氢氧化铝(ATH)/三氧化二锑(AO)纳米复合阻燃材料的热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为进行了研究。结果表明,添加5%(质量分数)OMMT可以提高PP/EVA复合材料的阻燃性能,燃烧时的热释放速率、质量损失率以及烟释放量减少,且OMMT与无卤复配阻燃剂之间可产生阻燃协同作用,使纳米复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性和抑烟性进一步增强。     

碱式硫酸镁晶须阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的研究

利用极限氧指数、UL-94垂直燃烧试验、锥形量热器、拉伸测试等手段研究了碱式硫酸镁晶须(MOS)填充阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的燃烧性能和力学性能,并与氢氧化镁(MH)填充阻燃EVA进行了比较。实验结果表明：MOS是一种性能优良的无卤阻燃剂。当填充量相等时,与EVA／MH相比,EVA／MOS具有更高的极限氧指数和UL-94垂直燃烧级别,更低的热释放速率、有效燃烧热和质量损失速率,以及更高的力学强度。     

无卤磷系阻燃聚合物研究进展

无卤磷系阻燃聚合物燃烧时低烟无毒,对环境污染少,阻燃剂含量较少就能达到好的阻燃效果,且对聚合物材料的各种性能影响甚微,因而无卤磷系阻燃聚合物得到广泛的应用。文中在参考了大量文献的基础上,对无卤磷系阻燃聚合物的合成、结构、性能及应用做了详细的介绍和论述,并展望了无卤磷系阻燃聚合物的发展方向和前景。     

膨胀型无卤阻燃HIPS热分解动力学及阻燃机理研究

利用动态热失重法(TGA)研究了一种新型的膨胀型无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯(HIPS)热降解反应动力学及阻燃机理, 通过对Kissinger模型和Coat-Redern (C-R)模型求解的热降解反应的动力学参数对比, 最终确定反应的动力学参数. 其中, 反应级数n的确定是通过一般反应对Ea/RTmax取值范围的限定, 利用最大热降解速率所对应的失重率αmax与n的关系, 确定其取值. 并采用TGA-FTIR及Py-GC/MS对材料气相产物及热裂解产物进行了阻燃机理的研究. 研究表明, 两种反应的热降解反应动力学参数基本一致, 其中阻燃HIPS的平均表观活化能小于纯HIPS, 说明在HIPS分解之前, 无卤阻燃剂已经开始分解, 释放的难燃气体(氨气及其衍生物、水蒸气等)在气相中起到阻燃的作用. 同时阻燃剂的添加, 促使反应向链转移反应飘移, 使燃烧产物中非单体化合物增加, 而在凝聚相中形成的致密的炭层结构也起到阻燃的效果.     

一种无卤阻燃ABS体系的阻燃性能研究

ABS是本世纪40年代发展起来的通用型热塑性材料[1],它有良好的力学性能,耐化学腐蚀、易加工等优点[2-6].     

新型P－N－Si无卤阻燃剂的合成及其在棉纤维中的应用

以二氯磷酸苯酯(1)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(2)为原料,合成了一种新型的P－N－Si三元无卤阻燃剂--苯氧基-双-(三乙氧基硅丙基)磷酰胺(3),其结构经¹H NMR, ³¹P NMR和FT-IR表征。研究了溶剂,反应温度,反应时间,投料比r［n(2) : n(1)］和缚酸剂对3产率的影响。结果表明:在最佳合成条件［THF为溶剂,三乙胺为缚酸剂,1 8 mmol, r=2.4,于40 ℃反应6 h］下, 3的产率为88.2%。利用TGA测试了3的阻燃性能。结果表明：3的初始分解温度为150 ℃, 600 ℃残炭为14.6%。3在棉纤维(c)中的添加量为15%(质量百分数,即c-3¹⁵)时,600 ℃残炭为33.4%,高于c(7.6%)。     

无卤阻燃丙烯腈共聚物的制备及性能

以K₂S₂O₈-NaHSO₃ 氧化还原体系为引发剂, 采用水相沉淀自由基聚合法合成丙烯腈(AN)-醋酸乙烯酯(VAc)无规共聚物[P(AN-co-VAc)], 然后在KOH水溶液中进行P(AN-co-VAc)中VAc单元的选择性水解, 再与磷酸和尿素进行磷酰化反应, 制备无卤阻燃丙烯腈共聚物. 用核磁共振氢谱(¹H NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)对聚合物结构及热性能进行表征, 用凝胶渗透色谱(GPC)测定了P(AN-co-VAc)的分子量及其分布, 并利用FTIR和扫描电子显微镜(SEM)对无卤阻燃丙烯腈共聚物的炭残渣进行分析. 结果表明, VAc与AN发生共聚反应, 制得了P(AN-co-VAc), 随着KOH水溶液pH值的增大, P(AN-co-VAc)中VAc单元迅速水解; DSC分析结果表明, 随着共聚物中VAc单元含量的增大, 共聚物的环化放热分解峰值温度(T_p)增大, 当VAc单元的质量分数为25%时, T_p最大值高达328 ℃, 而阻燃丙烯腈共聚物的T_p高达340 ℃; TGA分析结果表明, 阻燃共聚物在800 ℃时的炭残渣量高达55%以上, 远高于P(AN-co-VAc)的41%, 具有良好的成炭性; 炭残渣的FTIR及SEM结果表明, 阻燃丙烯腈共聚物的阻燃属于凝聚相阻燃.     

软质聚氨酯泡沫塑料用无卤阻燃剂的研究

本文以羟基苯氧膦丙烯酸(CEPP)和三聚氰胺(MA)为原料合成了一种含磷、氮无卤阻燃剂(CMA),采用FT-IR表征了阻燃剂的化学结构,并将该阻燃剂用于软质聚氨酯泡沫(FPUF)的阻燃。用扫描电镜(SEM)研究了阻燃剂的加入对FPUF的形态的影响,通过LO I和垂直燃烧(Cal.117A)测试研究了该阻燃剂对FPUF的阻燃效果。结果表明,CMA可以有效提高FPUF的阻燃性:当CMA的添加量为10%时,FPUF即可通过Cal.117A测试,其LO I值也从17.3提高到23.0;随阻燃剂添加量的增加,FPUF的阻燃性能也逐渐提高。TG测试结果表明CMA的加入对FPUF的热稳定性没有多大影响。     

MPP/PER/APP系统阻燃的PA6/OMMT纳米复合材料的燃烧特性

以聚磷酸蜜胺(MPP)／季戊四醇(PER)／聚磷酸铵(APP)三元膨胀型阻燃剂(IFR)(其中P／PER／三聚氰胺(MA)的摩尔比为4．1／1．0／1．1)对聚酰胺6(PA6)／有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料(wOMMT=0．03)进行阻燃，测定了阻燃PA6／OMMT的极限氧指数(LOI)及垂直燃烧阻燃性(UL94)，以锥形量热仪(CONE)测定了材料诸多与火灾安全性有关的阻燃参数，包括释热速率、有效燃烧热、总释热量、质量损失速率、比消光面积及引燃时间等，并与PA6、阻燃PA6及PA6／OMMT进行了比较，用扫描电镜(SEM)观察了由CONE测试所得残炭的形态。     

耐高温杂化阻燃剂/改性红磷阻燃半芳香尼龙的研究

将自制的耐高温勃姆石@苯基次膦酸铝杂化阻燃剂(BM@Al-PPi)与市售改性红磷(MRP)复配制得一种可用于半芳香尼龙PA6T/DT(HTN)的耐高温高效阻燃体系.保持阻燃剂15 wt%的总添加量不变时,MRP的添加量仅为5 wt%即可赋予HTN垂直燃烧V-0级别,极限氧指数为29.8%.锥形量热测试及其燃烧残余物研究表明,MRP阻燃HTN材料以气相阻燃作用为主,抑制热释放效果不佳且烟释放明显增加;而BM@Al-PPi的凝聚相交联成炭作用可同时抑制热释放与烟释放.结合裂解气相色谱质谱联用(Py-GC-MS)分析,给出了HTN/BM@Al-PPi/MRP体系的阻燃机理.BM@Al-PPi与MRP结合使得残炭质量显著提高,同时兼具气相作用,达到了较好的阻燃效果.     

The effect of hBN on the flame retardancy and thermal stability of P-N flame retardant PA6

A novel thermally conductive Polyamide 6 (PA6) with good fire resistance was prepared by introducing a phosphorous-nitrogen flame retardant (FR) and platelet-shaped hexagonal boron nitride (hBN) into the matrix. With high thermal conductivity and good flame retardancy, the material is suitable for applications in electronic and electrical devices. The limiting oxygen index (LOI) changes for various loadings content of FR. However this formulation still does not show an ideal fire resistance, due to the appearance of melt dripping behavior during the UL 94 test. With the extra introduction of 3 vol% and 5 vol% hBN, the melt dripping behavior during the burning process completely disappeared. The hBN also increased the thermal conductivity. Furthermore PA6 compounded with FR and hBN showed a better thermal stability than neat PA6. The morphology of the char residues was investigated by scanning electron microscopy (SEM). The flaky hBN acted as the framework in the char structure and the rigid hBN could effectively break the bubble-shaped char on the surface of the residues which resulted in the enhancement of the strength and compactness of the char.     

不饱和聚酯改性研究新进展

综述了不饱和聚酯改性的研究进展。介绍了不饱和聚酯增韧的方法,如液体橡胶、弹性体共混增韧、化学结构改性、纳米复合材料。不饱和聚酯收缩率控制研究,包括聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、嵌段共聚和无机填料等低收缩添加剂的影响,及新型低收缩不饱和聚酯的合成。讨论了含磷阻燃剂和无卤阻燃剂对不饱和聚酯的影响。     

三聚氰胺聚磷酸盐/季戊四醇配比、协效剂组及表面改性对聚丙烯基木塑复合材料的膨胀阻燃影响

通过极限氧指数(LOI)、线性燃烧速率(LBR)、热重分析和锥形量热分析等技术手段研究膨胀型阻燃剂(IFRs)中三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和季戊四醇(PER)的质量比、组成为m(MgO):m(可膨胀石墨,EG):m(SiO₂)=1:5:5的协效剂组(MgO/EG/SiO₂)和硅烷偶联剂(KH550)对聚丙烯基木塑复合材料(WPC)阻燃性能的影响。 结果表明,当IFRs中m(MPP):m(PER)=23:2(IFRs-M1)、质量分数为25%时的阻燃性能最佳,膨胀阻燃复合材料WPC/IFRs-M1的LOI和LBR分别为27.1%和3.89 mm/min,较未添加的WPC分别提高48.1%和下降89.79%,燃烧时的热释放速率、总热释放量、总烟释放量和CO₂释放量分别降低了76.2%、50.1%、6.9%和65.4%,600 ℃时的残炭率提高了498.3%。 协效剂组和KH550表面处理均可进一步改善WPC/IFRs-M1的阻燃性能,均对IFRs-M1具有良好的阻燃增效作用。 相比于WPC/IFRs-M1,同时用这两种阻燃增效手段的WPC/IFRs-M1/MgO/EG/SiO₂/KH550,其LOI提高了3.7%,LBR降低了20.3%;材料的热稳定性明显提高,热失重降低;燃烧时的热释放速率、总热释放量、总烟释放量和CO₂释放量分别降低了36.5%、37.6%、57.5%和33.33%,600 ℃时的残炭率提高了84.02%,显示出二者更好的协同效应。