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。     

表面改性氢氧化镁阻燃聚丙烯的研究进展

聚丙烯是综合性能良好的五大通用塑料之一,但是其易燃的特点限制了其在很多领域的应用。氢氧化镁(MH)作为一种环境友好型的无机阻燃剂,常被用于阻燃聚丙烯,但是未经改性的MH极性强,易团聚,与基体的相容性差,难以在聚合物基体中均匀分散,在导致阻燃效率低的同时,对复合材料的力学性能也有很大的负面影响,为提高MH在聚合物基体中的界面相容性,往往需要对MH进行表面改性。本文总结了近几年来以表面化学改性、表面接枝改性、微胶囊化改性三种方法改性的MH阻燃聚丙烯的研究进展,并对其下一步的研究方向进行了展望。     

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.     

海藻酸钠的疏水改性及释药性能研究

为了提高对疏水性药物的负载量和缓释作用,将海藻酸钠氧化后与十二胺反应使其进行疏水改性.对改性后聚合物结构进行了表征.研究了聚合物在水溶液及盐溶液中的粘度变化;将聚合物分散于NaCl/CaCl2的混合溶液中制备成凝胶微球,对药物布洛芬进行了包埋释放实验.结果表明,疏水改性后的海藻酸钠粘度增加,其凝胶微球对布洛芬负载量提高,具有较好的缓释作用.     

不同囊材聚磷酸铵微胶囊在环氧树脂中的阻燃研究

采用原位聚合法合成制备了以蜜胺树脂(MF)、环氧树脂(EP)以及EP和MF为囊材的微胶囊阻燃剂MFAPP、EPAPP、EMFAPP,用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征微胶囊阻燃剂的核壳结构。采用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧等级测试(UL94)对MFAPP、EPAPP、EMFAPP在环氧树脂中的阻燃特性进行了研究。当添加量大于7%时,阻燃复合材料均能通过UL 94 V-0级测试,极限氧指数大于27.0%,表明MFAPP、EPAPP、EMFAPP均为EP的高效阻燃剂,这些阻燃剂在EP阻燃过程中均形成了膨胀炭层,属于膨胀阻燃机理。另外在耐水性实验中发现,添加EPAPP、EMFAPP的EP复合材料具有更好的耐水性,经75℃水浸泡6天后,阻燃性能得到了较好的保持。     

协效阻燃聚丙烯的阻燃性能

本文研究了以聚磷酸铵(APP)为主阻燃剂,次磷酸铝(AHP)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为辅阻燃剂的协效阻燃体系对聚丙烯(PP)阻燃性能的影响。 采用垂直燃烧测试、极限氧指数(LOI)测试、热重分析、锥形量热仪测试、扫描电子显微镜分析等技术手段对所制备的阻燃样品进行了阻燃性能分析。 结果表明:单独添加任一质量分数30%阻燃剂,均不能使PP获得良好的阻燃性能;当阻燃剂总质量分数保持在30%,m(APP)：m(AHP)：m(MCA)=4：1：1时获得理想阻燃效果,此时阻燃PP的LOI为33%,垂直燃烧测试达到V-0级,热释放速率峰值(PHRR)从765.7 kW/m²降为122.7 kW/m²。     

竹材力学性能及阻燃性能的改善

木材短缺与优质竹制品需要对竹材预处理改善竹材性能,采用正交试验和对比试验研究三聚氰胺甲醛(MF)树脂对竹子力学性能及硅酸钠、聚磷酸铵对竹子阻燃性能的影响.不同的浸渍浓度、时间、温度对竹子力学性能的影响及两种阻燃溶液浓度、时间对竹子阻燃效果的影响.浸渍浓度和时间对竹子的力学性能有显著的影响而浸渍温度对竹子的抗压强度影响较小.低浓度的MF树脂溶液对渗透阻力小,最佳浓度不超过10%.最佳处理工艺是浓度不超过10%、温度80℃、时间2 h,此时抗压强度最大达到139.77 MPa.两种阻燃溶液随着浓度和时间的增加,浸渍量呈上升趋势.阻燃性能最佳处理方法为25%的硅酸钠溶液反复(两次)浸渍48 h时阻燃时间达到最长为207.73 s.     

改性可膨胀石墨的制备及在硬质聚氨酯泡沫中的阻燃性能

采用表面接枝硅烷偶联剂法将硼酸负载在可膨胀石墨(EG)表面制得了改性EG(MEG), 并考察了MEG在硬质聚氨酯泡沫(RPUF)中的阻燃性能. 利用扫描电子显微镜、 X射线光电子能谱、 傅里叶变换红外光谱、 膨胀试验及热失重分析对MEG进行了形貌、 元素组成及结构性能表征, 通过热失重分析、 极限氧指数(LOI)及锥形量热仪考察了RPUF/MEG的热稳定性及燃烧性能. 结果表明, 硼硅化合物作为硅硼陶瓷前驱体已负载在EG表面; MEG及RPUF/MEG体系膨胀炭层更为致密, 800 ℃时的残余量分别较EG和RPUF/EG提高了8.7%和3.7%; RPUF/MEG体系的LOI较RPUF/EG有所提高, 热释放速率峰值降低了10%, 产烟速率及CO生成速率均显著降低. RPUF/MEG阻燃性能的提高与MEG负载的硅硼陶瓷前驱体促进了阻燃RPUF各组分间的相互作用及增强了炭层的阻隔性有关.     

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.     

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。     

苯基次磷酸盐离聚物/聚磷酸铵协效阻燃增韧改性聚乳酸

通过将双端羟基的聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)预聚物以及苯基次磷酸离子盐扩链得到一种含苯基次磷酸盐的离子共聚物,将其与聚磷酸铵(APP)复合用于协同改性聚乳酸,离聚物中苯基次磷酸盐结构与APP具有优异的协同阻燃PLA的作用,同时该离聚物中PLA与苯基次磷酸盐结构有效提升了APP在PLA中的分散能力,最后该离聚物中PCL柔性链段有效改善了PLA的韧性,最终得到更高效阻燃性能且韧性也较好改善的PLA/PCLA-PIU/APP复合材料.一方面,离聚物中苯基次磷酸盐结构与APP协同有效促进了PLA的成炭,形成更连续致密的炭层从而阻隔可燃气体的释放,达到更好的阻燃效果.锥形量热、残炭的扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、拉曼光谱等测试证实了这一结果,与纯PLA以及仅使用APP的PLA/APP相比,PLA/PCLA-PIU/APP的热释放速率与总热释放均降低,同时残炭的石墨化程度更高,形成了更为致密的炭层.另一方面,力学性能测试结果表明,离聚物中PCL柔性链段的存在使得与APP复合改性后的PLA的韧性相比纯PLA和PLA/APP有较大的提升;SEM测试表明,离聚物中PLA与苯基次磷酸盐结构起到增容作用,提升了APP在PLA中的分散性.     

Simultaneous improvement in the flame retardancy and water resistance of PP/APP through coating UV-curable pentaerythritol triacrylate onto APP

To improve the flame-retardant efficiency and water resistance of ammonium polyphosphate(APP), the UV-curable pentaerythritol triacrylate(PETA) was used to microencapsulate APP via the UV curing polymerization method. The prepared PETA-microencapsulated APP(PETA-APP) was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), scanning electron microscopy(SEM), and thermogravimetric(TG) analysis. PETA-APP was used as intumescent flame retardant(IFR) alone to flame retard polypropylene(PP). The water resistance of PP/PETA-APP composites was investigated, and the effect of PETA on the combustion behaviors of PP/APP composites was studied through limiting oxygen index(LOI), vertical burning test(UL-94) and cone calorimeter(CC) test, respectively. With 40 wt% of PETA-APP, the PP/PETA-APP system could achieve a LOI value of 30.0% and UL-94 V-0 rating after treatment in hot water for 168 h, while the LOI value of the system containing 40 wt% uncoated APP was only 19.2%, and it failed to pass the UL-94 rating. CC test results showed that the heat release rate(HRR), mass loss rate(MLR) and smoke production rate(SPR) of PP/PETAAPP system decreased significantly compared with PP/APP system, especially the peak of HRR was decreased by 51.4%. The mechanism for the improvement of flame reatardancy for PP/PETA-APP composites was discussed based on FTIR and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) tests. All these results illustrated that simultaneous improvement of flame retardancy and water resistance for PP/APP was achieved through coating UV-curable PETA onto APP.     

Preparation and Characterization of Core/Shell-like Intumescent Flame Retardant and its Application in Polypropylene

With a shell of starch-melamine-formaldehyde (SMF) resin, core/shell-like ammonium polyphosphate (SMFAPP) is prepared by in situ polymerization, and is characterized by SEM, FTIR and XPS. The shell leads SMFAPP a high water resistance and flame retardance compared with APP in polypropylene (PP). The flame retardant action of SMFAPP and APP in PP are studied using LOI, UL 94 test and cone calorimeter, and their thermal stability is evaluated by TG. The flame retardancy and water resistance of the PP/SMFAPP composite at the same loading is better than that of the PP/APP composite. UL 94 ratings of PP/SMFAPP can reach V-0 at 30 wt% loading. The flame retardant mechanism of SMFAPP was studied by dynamic FTIR, TG and cone calorimeter, etc.     

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.     

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.     

磷化淀粉的合成及其与聚磷酸铵协效阻燃聚乳酸的性能研究

利用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和马来酸酐(MA)对淀粉进行改性得到磷化淀粉(DOPOMASt),通过红外光谱(FTIR)、核磁共振谱(1H-NMR)和X射线光电子能谱(XPS)确定其结构.利用DOPOMASt作为碳源,与聚磷酸铵(APP)复配后通过熔融共混制备了阻燃聚乳酸(PLA)...     

Microencapsulated Ammonium Polyphosphate with Polyurethane Shell: Application to Flame Retarded Polypropylene/Ethylene-propylene Diene Terpolymer Blends

Microencapsulated ammonium polyphosphate with polyurethane resin (PUMAPP) was prepared by in situ polymerization and characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The flame retardation of PUMAPP/dipentaerythritol(DPER) and ammonium polyphosphate (APP)/DPER flame retarded polypropylene (PP)/ethylene propylene diene rubber (EPDM) composites were studied using limiting oxygen index (LOI), UL-94 test and cone calorimeter. Results demonstrated that the flame retardancy of the PP/EPDM/PUMAPP/DPER composites was better than that of the PP/EPDM/APP/DPER composites at the same additive loading. Real time Fourier transform infrared (FTIR) and thermogravimetric analysis (TG) were used to study the thermal degradation and stability of the PP/EPDM/PUMAPP/DPER composite. The hydrolytic stability of the flame retarded PP/EPDM composites was studied. It was found that the microencapsulation of APP with the PU resin leaded to a decrease in the particle's water solubility. Moreover, the synergistic effect of vinyltrimethoxysilane (VTMS) on the PP/EPDM/PUMAPP/DPER composite was also investigated.     

网状结构结晶V型聚磷酸铵的合成与表征

以85%的食品级磷酸为原料,三聚氰胺为缩合剂,合成了一种具有网状结构的结晶V型聚磷酸铵,对其水溶性、XRD、13C NMR、红外光谱、热重等进行了测试与表征,并与结晶I型、结晶Ⅱ型产品进行了对比。结果表明,本实验制备产品具有良好的耐水性, 其XRD图谱与结晶V型完全一致,其13C NMR及红外图谱表明该物质是以三嗪环为基本骨架的聚磷酸铵链交联网状结构。热重分析表明,700℃时该产品残重53.6%,大于结晶I型的40.29%及结晶II型的36.16%,初步显示该产品具有良好的高温热稳定性。