聚磷酸酯阻燃剂复配聚磷酸铵对环氧树脂阻燃性能的影响

合成了一种9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的衍生物——聚苯氧基磷酸-2-10-氢-9-氧杂-磷杂菲基对苯二酚酯(POPP), 以间苯二胺(m-PDA)为固化剂, 环氧树脂(EP)为基料, POPP为阻燃剂, 复配聚磷酸铵(APP), 制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂. 利用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL94)实验表征了环氧树脂的阻燃性能; 以热重分析、 锥型量热和扫描电镜分析了阻燃环氧树脂的热性能和表面形态. 研究结果表明, 阻燃剂总加入量(质量分数)为5%时即可达到UL94 V-0级, 同时LOI值为27.7%; 当总加入量为15%, 即w_POPP=5%, w_APP=10 %时, 其LOI值可达到33.8%. 随着磷含量的增加, 阻燃环氧树脂的初始降解温度略有降低, 但高温下的残炭率明显增加. POPP/APP的加入在很大程度上降低了环氧树脂的热释放速率、 有效燃烧热、 烟释放量和有毒气体释放量. 阻燃环氧树脂在高温下形成比较稳定的致密膨胀炭层, 为底层的环氧树脂主体隔绝了分解产物及热量和氧气交换, 增强了高温下的热稳定性.     

酸碱处理蒙脱土与磷酸酯阻燃剂复配阻燃PC/ABS合金

采用酸碱处理法对蒙脱土进行有机化改性, 再将酸碱处理的蒙脱土与磷酸酯阻燃剂复配, 作为聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(PC/ABS)合金的阻燃体系, 并表征了酸碱处理蒙脱土对合金的热稳定性和阻燃性能. 结果表明, 间苯二酚双(二苯基磷酸酯)改性的蒙脱土(BDP-MMT)使阻燃PC/ABS合金的起始分解温度降低, 而酸碱处理蒙脱土却使合金的起始分解温度有所提高; BDP-MMT的加入会恶化碳层的阻隔性能, 而酸碱处理蒙脱土却可以增加碳层的稳定性, 使第二热释放峰值出现的时间延迟, 且适合的酸浓度处理蒙脱土可以使合金通过UL-94 V-0级检验.     

聚苯氧基磷酸联苯二酚酯/聚磷酸铵膨胀阻燃剂对环氧树脂阻燃性能影响研究

以聚苯氧基磷酸联苯二酚酯(PBPP)与聚磷酸铵(APP)组成复合阻燃剂,对环氧树脂(EP)进行阻燃改性.通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热失重(TGA)、锥形量热(CONE)和扫描电镜(SEM)等方法研究改性环氧树脂的阻燃性能和阻燃机理.结果表明,PBPP/APP体系对EP具有较好的阻燃性能,阻燃剂添加量为10%时能使环氧树脂的氧指数提高到29.6%,垂直燃烧等级达到UL94 V-0级,残炭量大大增加;平均热释放速率下降45.7%,热释放速率峰值下降51.0%,有效燃烧热平均值下降21.1%;TGA、CONE、SEM等综合分析显示了PBPP/APP改性后的环氧树脂比纯环氧树脂具有更高的热稳定性,燃烧后能够形成连续、致密、封闭、坚硬的焦化炭层,在聚合物表面产生有效覆盖、隔绝了氧气,改善了环氧树脂的燃烧性能.     

有机蒙脱土/天然橡胶纳米复合材料的阻燃性能研究

采用机械混炼插层法制备有机蒙脱土/天然橡胶(TMT/NR)纳米复合材料.使用X-射线衍射(XRD)和红外表征了有机蒙脱土的结构特性,并用锥形量热仪测试了纳米复合材料的燃烧性能.结果表明,有机蒙脱土/NR纳米复合材料的热释放速率(HRR)、生烟速率(SPR)等较纯天然橡胶、未改性蒙脱土/NR复合材料均所有降低,表现出较好的阻燃性能.通过对纳米复合材料的燃烧性能和燃烧残余物分析,探讨了该体系的阻燃机理.     

磷杂菲类阻燃剂的合成及其与聚磷酸铵复合膨胀体系对环氧树脂的阻燃性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、五硫化二磷(P2S5)为原料合成9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS),并将DOPS与聚磷酸铵(APP)组成复合阻燃剂,用于环氧树脂(EP)的阻燃改性.通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热失重(TGA)、锥形量热(CONE)和扫描电镜(SEM)等方法对改性后的环氧树脂的阻燃性能和阻燃机理进行了测试和分析.实验结果表明,DOPS/APP阻燃体系对EP具有很好的阻燃性能,且复配阻燃剂的阻燃效果比单一的阻燃剂阻燃效果好;其中,当阻燃剂的总添加量达到30%时即W_(DOPS)=10%、W_(APP)=20%时,阻燃EP复合材料的LOI值可达到29.2%,垂直燃烧等级达到UL-94 V-0级,残炭量可达49.3%.     

双酚A双(二苯基)磷酸酯对环氧树脂的阻燃性能

采用双酚A双(二苯基)磷酸酯(BDP)、有机改性蒙脱土(OMMT)和环氧树脂(EP),分别制备了阻燃环氧树脂(BDP-EP)和阻燃纳米材料(BDP-OMMT-EP).利用氧指数、水平垂直燃烧、热重分析以及锥形量热等技术探讨了阻燃材料的阻燃性能和阻燃机理.实验结果证明,BDP-EP和BDP-OMMT-EP的最大热释放速率和平均热释放速率等参数都降低了,但是BDP的阻燃效果优于BDP-OMMT,即BDP和OMMT没有协同阻燃作用.     

聚磷酸铵的疏水改性及聚丙烯阻燃性能

首先以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对聚磷酸铵(APP)进行表面化学修饰,然后用水解后的正硅酸四乙酯在其表面引发原位聚合,最后用十七氟癸基三乙氧基硅烷(氟硅烷)进行外表面修饰,制备了疏水聚磷酸铵(M-APP).M-APP的静态接触角为134°,表明M-APP具有很好的疏水性.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对M-APP的结构及表面元素进行分析,结果表明,M-APP即为目标产物.将M-APP与三嗪成炭发泡剂(CFA)以质量比4∶1复配制备改性膨胀型阻燃剂(M-APP/CFA),并添加到聚丙烯(PP)中,制备阻燃PP(PP/M-APP/CFA).通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)研究了其阻燃性能,用热重分析(TGA)研究了材料的热降解行为,通过耐水测试研究了耐水性能,通过拉伸、弯曲和冲击强度研究了材料的力学性能,通过扫描电子显微镜(SEM)研究了改性膨胀型阻燃剂与聚合物的相容性.结果表明,当m IFR的添加量为23%时,PP/M-APP/CFA通过UL-94 V-0级,LOI值达到30.8%,且经过耐水测试后,依然能通过UL-94 V-0级,PP/M-APP/CFA的失重率仅为0.92%.在相同实验条件下,由APP制备的PP/M-APP/CFA材料在耐水测试后UL-94测试无级别,失重率达2.45%,表明APP的表面疏水改性大大提高了PP/M-APP/CFA材料的耐水性能.M-APP/CFA的加入提高了材料的热稳定性及成炭性能,燃烧时形成的膨胀炭层能很好地保护内部材料的降解和燃烧,从而提高了材料的阻燃性能.APP的改性提高了M-APP/CFA与PP的相容性,从而提高了材料的力学性能.     

几种聚醚胺改性蒙脱土对环氧树脂固化过程的影响

首先制备了五种聚醚胺改性蒙脱土(MMT), 并将这五种聚醚胺改性蒙脱土加入到双酚A 型环氧树脂E51 和聚醚胺D400体系中, 采用差示扫描量热法(DSC)考察了五种聚醚胺改性MMT对环氧树脂升温固化进程的影响. 随后, 优选一种EP/MMT 混合体系即EP/D400-T500-MMT 混合体系, 系统地研究了该体系与纯环氧树脂体系在130, 140, 150 及160 ℃等几个温度下的等温固化过程, 考察了等温固化时间对固化度和固化度变化速率的影响以及固化度与固化度变化速率之间的关系, 并利用Kamal 模型进行拟合计算了固化动力学参数. 研究结果表明, 与纯环氧树脂相比, 几种聚醚胺改性MMT 的固化放热峰均向高温迁移, 同时聚醚胺D400 协同插层MMT 降低了高分子量聚醚胺插层MMT 所导致的环氧树脂DSC 曲线的畸变情况; EP/D400-T500-MMT 混合体系和纯环氧体系的等温固化反应过程符合Kamal 模型;在相同的固化温度下, EP/D400-T5000-MMT 混合体系的反应速率常数k₁ 和k₂ 值以及反应级数m 均比纯EP 体系小, 而反应级数n 以及总反应级数m+n 值比纯EP 体系大, 表明两种聚醚胺协同插层的改性蒙脱土D400-T5000-MMT 的加入降低了环氧体系固化反应速率. 另外, EP/D400-T5000-MMT 混合体系的活化能E_a1 和E_a2 与纯EP 体系的相比也略有升高.     

高抗冲聚苯乙烯/蒙脱土复合材料的阻燃性研究

用经十六烷基三甲基溴化铵有机化改性的蒙脱土 (OMMT)与高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)通过熔融插层法制备了HIPS OMMT复合材料 ,用X ray衍射技术对材料结构进行了表征 ,发现钠基蒙脱土 (Na+ MMT)和有机蒙脱土的层间距分别为 1 5 1nm和 2 18nm ,HIPS OMMT(5phr)复合材料中蒙脱土的层间距因聚合物大分子的插入扩大为 3 4 4nm ;而HIPS与Na+ MMT形成的复合材料的层间距与Na+ MMT的层间距相比却没有变化 ,表明未有机化处理土没有形成插层结构 .锥形量热仪的研究结果表明HIPS OMMT复合材料的热释放速率、质量损失速率以及生烟速率等燃烧特性参数均显著降低 ,具有较明显的阻燃性和抑烟性 ,而HIPS Na+ MMT非插层型复合材料只有在Na+ MMT很高填充量下 (>2 0phr)才有一定阻燃效果 .比较了铵盐对HIPS阻燃性的影响 ,结果表明铵盐自身的阻燃作用很小 ,主要是插层复合结构起阻燃作用 .     

磷腈类衍生物改性磷酸锆的合成及其复配聚磷酸铵对硅橡胶阻燃性能和力学性能的影响

利用原位插层反应制得磷腈类衍生物修饰的改性磷酸锆(F-ZrP),并用机械共混工艺制得阻燃硅橡胶复合材料(FRSR).采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)分别对磷酸锆的结构及其在硅橡胶基体的分散进行表征,并结合FRSR的垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)、锥形量热测试及残渣表面形貌的观察,研究了不同份数的F-ZrP复配聚磷酸铵对FRSR阻燃性能的影响并和添加未改性磷酸锆的样品性能对比,并对阻燃机理进行初步探讨;最后分析FRSR的力学性能.结果表明:F-ZrP拥有更大的层间距,而且在FRSR中分散的更好;当1 phr F-ZrP和19 phr APP复配使用时,UL-94达V-0级且LOI值为31.4,热释放速率峰值为265.3 kW/m~2,拉伸强度达8.11 MPa,FRSR的阻燃性能和力学性能得到明显的改善.适量的F-ZrP和APP复配使用能在气相和固相发挥协效阻燃作用,F-ZrP与APP的并用能提高残渣质量并且使阻隔层更加紧实,致密.     

不同有机化蒙脱土对聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料结构和性能的影响

采用不同的有机改性剂制备了三种含羟基极性基团、环氧基和不含极性基团的有机化蒙脱土, 并与混有少量马来酸酐接枝聚丙烯的聚丙烯基体进行复合, 制备了聚丙烯粘土纳米复合材料. 采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、热分析仪、示差扫描热分析仪和力学测试仪对样品进行结构表征和力学性能测试. 探讨和比较了不同有机化蒙脱土对聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料结构和性能的影响. 结果表明, 携带极性基团的有机改性剂和马来酸酐接枝聚丙烯的强烈相互作用有利于有机化蒙脱土在复合材料中的插层、剥离和稳定性, 由此形成的聚丙烯粘土纳米复合材料具有更高的结晶度, 其力学性能的提高也更为显著.     

酸酐固化环氧树脂/蒙脱土复合材料的等温固化动力学

用等温差示扫描量热法(DSC)研究了酸酐固化环氧树脂/蒙脱土复合材料的等温固化过程，考察了未处理的蒙脱土(MMT)和有机蒙脱土(OMMT)对环氧树脂固化动力学的影响. 实验表明， 环氧树脂的固化过程包含自催化机理，加入蒙脱土没有改变固化反应机理. 用Kamal方程对该体系的固化过程进行拟合，得到反应级数m、n，反应速率常数k1、k2，总反应级数(m + n)在2.4～3.0之间. MMT的加入使环氧树脂体系的k1、k2有所降低，而OMMT的加入对体系的k1、k2影响较为复杂，加入蒙脱土对环氧树脂固化体系的活化能影响较小.     

过渡金属氧化物对阻燃剂聚磷酸铵热分解的影响机制

过渡金属氧化物(MO)可以显著影响聚磷酸铵(APP)的热分解过程,进而改善APP复配膨胀阻燃聚合物材料的阻燃效率。将ZnO、Fe2O3、TiO2掺入到APP中,采用热失重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射分析(XRD),考察了3种MO对APP热分解行为的影响,分析了相互作用过程中金属原子和磷原子化学结合状态的变化以及高温热分解产物的物相结构。TGA和XPS图谱分析结果表明,MO可降低APP的起始热分解温度,并催化APP释放NH3和H2O,而在热分解后期由于金属磷酸盐的形成可显著增加APP的高温残留量。3种MO催化APP热分解脱NH3和H2O的活性由大到小的顺序是:ZnO>Fe2O3>TiO2,而对APP凝聚相热分解P-O产物的交联能力从大到小的顺序为:Fe2O3>ZnO>TiO2。XRD结果显示,ZnO在高温下与APP反应生成了Zn(PO3)2晶体,而Fe2O3和TiO2与APP反应分别生成了Fe4(P2O7)3和TiP2O7晶体。     

过渡金属氧化物对阻燃剂聚磷酸铵热分解的影响机制

过渡金属氧化物(MO)可以显著影响聚磷酸铵(APP)的热分解过程, 进而改善APP复配膨胀阻燃聚合物材料的阻燃效率。将ZnO、Fe₂O₃、TiO₂掺入到APP中, 采用热失重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射分析(XRD), 考察了3种MO对APP热分解行为的影响, 分析了相互作用过程中金属原子和磷原子化学结合状态的变化以及高温热分解产物的物相结构。TGA和XPS图谱分析结果表明, MO可降低APP的起始热分解温度, 并催化APP释放NH₃和H₂O, 而在热分解后期由于金属磷酸盐的形成可显著增加APP的高温残留量。3种MO催化APP热分解脱NH₃和H₂O的活性由大到小的顺序是:ZnO>Fe₂O₃>TiO₂, 而对APP凝聚相热分解P-O产物的交联能力从大到小的顺序为:Fe₂O₃>ZnO>TiO₂。XRD结果显示, ZnO在高温下与APP反应生成了Zn(PO₃)₂晶体, 而Fe₂O₃和TiO₂与APP反应分别生成了Fe₄(P₂O₇)₃和TiP₂O₇晶体。     

环氧树脂/桐油酸酐/蒙脱土纳米复合材料固化动力学

环氧树脂/桐油酸酐/蒙脱土纳米复合材料固化动力学;固化反应;DSC     

氧化淀粉/聚磷酸铵协同增强聚丙烯的阻燃性能

使用氧化淀粉（OS）作为碳化剂,并将其引入聚磷酸铵（APP）阻燃体系以提升聚丙烯（PP）的防火安全性能。锥形量热测试表明OS的引入可以有效增强APP阻燃体系的阻燃效率,有效抑制了PP复合材料燃烧过程中的热量、烟雾和有害气体的释放。对阻燃机理进行探究表明OS的引入有效提高了残炭量的生成,并随着OS添加量的增加可以生成更高质量的炭层,高质量的炭层有效隔绝了可燃气体和氧气的传递,以达到保护内部基质的作用。     

环氧树脂/蒙脱土/咪唑纳米复合材料固化行为的研究

运用非平衡态热力学涨落理论预估了环氧树脂 有机蒙脱土 咪唑插层型纳米复合体系在不同温度及不同有机蒙脱土用量时的固化行为 ,理论曲线与动态扭振的实验有良好的符合 .实验表明 ,有机蒙脱土的加入 ,使凝胶化时间tg 缩短 ,固化速率加快 ,但对凝胶点后的固化反活化能ΔH影响不大     

碳纳米管改性环氧树脂的导热和阻燃性能

以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)环氧树脂(Epoxy Resin,EP)为基体、甲基六氢苯酐(MHHPA)为固化剂、以多壁碳纳米管(MWCNTs)为添加剂制备了环氧树脂/碳纳米管纳米复合材料。通过对微观结构、玻璃化转变温度(Tg)、热失重、热导率和锥形量热测试结果分析,研究了质量分数少于1.5%的MWCNTs对环氧树脂的导热和阻燃性能影响,结果表明,MWCNTs质量分数为1.5%时,复合材料发生团聚;纳米复合材料随着MWCNTs质量分数的增加Tg值先增加后降低;失重5%时,对应的温度先增加后降低,残炭量增加;样品的热导率呈现先升高后降低的趋势,当MWCNTs质量分数为1%时,复合材料的热导率最大;MWCNTs加入后环氧树脂的总释热量减少,释烟量增加,阻燃性得到一定程度的提高。     

超支化聚磷酸酯阻燃剂对尼龙6的成炭促进作用

以三氯氧磷和双酚A为原料制备了具有超支化结构的聚磷酸酯阻燃剂(HPPEA),通过红外(FTIR),核磁(1H-NMR,31P-NMR)及热重分析表征了产物的结构和热稳定性.将HPPEA与三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)进行复配,通过熔融共混法制备阻燃尼龙6,通过氧指数法和垂直燃烧法测试了其阻燃性能,采用热重分析(TGA)研究...     

新型含磷阻燃剂DOPO-PPO的合成及其阻燃性能

以苯基磷酰二氯,对羟基苯甲醛及9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲(DOPO)为原料,合成了一种新型含磷阻燃剂——二[4-(次甲基-羟基-磷杂菲)苯氧基]苯基氧化磷(DOPO-PPO),其结构经1H NMR和IR表征。通过TGA和DTG研究了DOPO-PPO的热稳定性,热降解行为及成炭性能。结果表明:DOPO-PPO的起始热分解温度为210℃,在700℃时残炭为30.4%。以环氧树脂为基材,DOPO-PPO为阻燃剂,二氨基二苯硫砜为固化剂,制备了阻燃环氧树脂(3)。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试了3的阻燃性能。结果表明:当DOPOPPO的添加量为12.0%(质量百分数,即312)时,阻燃级别为V-0级,LOI为34.0%。