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。     

磷系阻燃剂插层镁铝型水滑石复合物的制备及其在热塑性聚氨酯中的阻燃应用

采用直接的无溶剂制备方法,将3种磷系阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)分别插层到镁铝型水滑石(MAH)片层中,制备了3种含磷阻燃剂的MAH复合物(DOPO-MAH、APP-MAH和MPP-MAH),并采用模压成型法制备了MAH复合物与热塑性聚氨酯(TPU)的复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和热重分析分别对复合物进行了表征,并且通过锥形量热仪对复合材料进行了表征。结果表明,MAH中MPP的分散性较差,DOPO和APP的分散性较好,并且磷元素分布均匀。MAH的初始层间距为4.11 nm,APP和MPP均在0.5 h时就已完成插层,最终层间距分别缩小到3.93和4.04 nm。DOPO则在0.5 h后完成,但插层后的层间距更小,为3.86 nm。与物理混合物所制得的复合材料相比,(DOPO-MAH-6h)/TPU和(APP-MAH-6h)/TPU的热释放速率峰值分别从669.3 kW/m²降至573.9 kW/m²,从657.7 kW/m²     

聚磷酸铵-苯并噁嗪微胶囊的制备及其对环氧树脂燃烧性能影响

以多聚甲醛、丙烯胺、苯酚为原料,通过Mannich反应合成烯丙基型苯并噁嗪单体(Bala),并通过核磁共振氢谱(~1H-NMR)确定了其化学结构.将Bala在聚磷酸铵(APP)原位开环聚合后,制备APP微胶囊(BMAPP).傅里叶变换红外(FTIR)和静态接触角测试表明,Bala在APP表面成功聚合,并有效提高APP的疏水性,与纯APP相比,BMAPP的接触角从10.8°提高到了71.3°.将BMAPP添加到环氧树脂(EP)中,制备EP/BMAPP复合材料.通过热重分析仪(TGA)、垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)、锥型量热仪(CONE)和动态热机械分析仪(DMA)对EP和EP/BMAPP的热性能以及燃烧性能进行对比分析.结果显示,10%的BMAPP的成炭效果最佳,有良好的阻燃性能,可使EP的LOI值从22.6%提高到33.6%,并通过UL-94 V-0级,600°C下残炭率达26.3%.同时,BMAPP可大幅度降低EP燃烧过程中烟密度和热释放速率,提高EP的玻璃化转变温度(T_g).BMAPP/EP-10%中,PBala和APP协同后使EP热释放速率峰值(PHRR)由1247 kW·m~(-2)降低到434 kW·m~(-2),生烟速率(SPR)降低67%左右,T_g从169°C提高到了173°C.     

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。     

聚碳酸酯/短切碳纤维/二苯砜磺酸钾复合材料的阻燃性能

采用熔融共混方法制备了聚碳酸酯/短切碳纤维/二苯砜磺酸钾（PC/sCF/KSS）复合材料,通过垂直燃烧（UL-94）、极限氧指数（LOI）和锥型量热测试研究了同时加入sCF和KSS对PC阻燃性能的影响。结果表明,当加入质量分数2%的sCF和质量分数0.1%的KSS时,PC/2sCF/0.1KSS复合材料的LOI较纯PC(27.2%)大幅提高,达到36.2%,UL-94等级达到V-0级。sCF和KSS在降低PC热释放和烟释放方面表现出协同效应。与纯PC相比,PC/2sCF/0.1KSS复合材料的峰值热释放速率（pHRR）降低59%,峰值烟释放速率（pSPR）降低57%,峰值CO释放速率（pCOP）降低63%,均优于单独加入sCF或KSS的样品。在燃烧过程中,sCF和KSS的同时加入在PC复合材料中发挥了优异的凝聚相阻燃作用。此外,PC/2sCF/0.1KSS复合材料的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率与纯PC相比变化不大,力学性能得到保持。     

聚乙烯醇载银海绵的制备及界面光热驱动水蒸发性能

利用光热材料的太阳能水蒸发技术是一种绿色、 环保地解决淡水资源短缺的重要技术, 但光热材料的制备成本、 蒸发效率和热损失等因素限制了其推广应用. 本文采用一锅法制备了聚乙烯醇载银海绵(AgNPs/PVA)太阳能界面蒸发器, 并研究了AgNPs含量对AgNPs/PVA在太阳能驱动水蒸发过程中光热性能的影响. 研究结果表明, 当AgNPs的质量为PVA的10%时, 制备的AgNPs/PVA在1 kW/m ²的太阳光强度下具有最优的蒸发速率, 水蒸发速率可达1.62 kg?m ^?2?h ^?1, 为纯水(0.42 kg?m ^?2?h ^?1)的3.9倍. 本文制备的AgNPs/PVA具有制备工艺简单、 亲水性能优良和蒸发性能良好的特点, 在太阳能驱动水蒸发领域具有较大的应用前景.     

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.     

含磷氮POSS改性乙烯基树脂的阻燃性和热性能研究

本文采用多聚甲醛、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物为原料,通过经典的Kabachnik反应制备了含磷、氮的笼型和半笼型结构的低聚倍半硅氧烷(N/P-POSS)。然后,通过与商品化MFE-711乙烯基树脂共混/共聚的方法制备得到改性乙烯基树脂。采用FT-IR、NMR、MALDI-TOF等对阻燃剂N/P-POSS进行了结构表征;采用氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧、锥形量热、热重分析以及动态力学分析等方法对乙烯基树脂固化物的阻燃性能和耐热性能进行了研究。结果表明,当N/P-POSS的添加量为4(wt)%时,乙烯基树脂固化物的LOI从19.5提高至27.5,并通过UL-94 V-1测试;并且热释放速率峰值和总热释放量分别降低了47.2%和20.9%;同时N/P-POSS的引入显著提高了乙烯基树脂的耐热性能,热分解温度提高了近10℃。采用扫描电镜和热重红外分析了其阻燃机理,主要为含磷自由基的猝灭效应,以及生成致密二氧化硅陶瓷相和含氮不可燃气体的阻隔作用,表现出了良好的磷、氮、硅协同阻燃效应。     

阻燃PA66/二乙基次磷酸铝复合材料的研究

通过双螺杆挤出机熔融共混制备了阻燃PA66/二乙基次磷酸铝(ADP)复合材料,采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)测试、锥形量热仪(Cone)等研究了PA66/ADP材料的燃烧性能,同时还通过拉伸、弯曲强度测试考察了PA66/ADP复合材料的力学性能.研究表明:ADP添加量为8%时,该体系达到了UL94V-0级,LOI值由25. 3%提高到30. 2%. PA66/ADP材料的热释放速率峰值由1 168 k W/m2下降到535 k W/m2,添加ADP能够显著地增强成炭率,增强隔热作用.     

超韧聚乳酸/乙烯丙烯酸丁酯甲基丙烯酸缩水甘油酯共混物的制备与性能

向聚乳酸(PLA)和乙烯丙烯酸丁酯甲基丙烯酸缩水甘油酯(EBA-GMA)接枝共聚物的共混物PLA/EBA-GMA(质量比,70/30)中引入催化剂(N,N-二甲基十八胺,DMSA),通过促进PLA与EBA-GMA的原位反应增容来提高共混体系的冲击韧性,并研究了DMSA质量分数对共混体系力学性能的影响。结果显示,未添加DMSA时,PLA/EBA-GMA(70/30)共混物的冲击强度仅为10.9 k J/m²。当DMSA质量分数为0.5%时,PLA/EBA-GMA(70/30)共混物的冲击强度高达63.1 k J/m²。共混物结构与形态表征结果表明,添加少量DMSA就能有效促进EBA-GMA上环氧基团与聚乳酸端基的反应活性,提高PLA/EBA-GMA共混物的冲击韧性。     

制备高活性纳米零价铁的甘露醇改性机理

纳米零价铁(Nano zero-valent iron,nZVI)被广泛应用于水污染治理,高纯度且分散性良好的nZVI的制备方法一直是研究热点.本文采用含不同羟基数目的醇(乙醇、乙二醇、赤藓糖醇、甘露醇和山梨醇)作为改性剂,分别制备得到n ZVI-EA,nZVI-EG,nZVI-ER,nZVI-M和nZVI-S样品.将上述样品应用于水中微囊藻毒素(Microcystin-LR,MC-LR)的还原去除.结果表明,随着改性剂羟基数目的增多,改性nZVI的抗氧化能力和分散性增强,对MC-LR的降解反应速率也随之提高.nZVI-M去除MC-LR的表面积校正特征速率常数(79.35×10^-5L·m^?2·min^?1)是nZVI-S(8.55×10^-5 L·m^?2·min^?1)的9.3倍,是未改性样品nZVI₀(1.30×10^-5 L·m^?2·min^?1)的61.0倍.通过X射线衍射...     

铽离子探针法研究单宁酸与伴清蛋白相互作用

以pH 7.4、含有0.1 mol•L^－1 NaCl的0.01 mol•L^－1 Hepes为缓冲液, 在(25±0.2) ℃, 采用荧光光谱法研究了单宁酸(TA)与伴清蛋白(apoOTF)的相互作用. 由蛋白内源荧光测定表明: TA分别与apoOTF, Tb_N^3＋-apoOTF和Tb_N^3＋-apoOTF- Tb_C^3＋结合形成1∶1配合物, 其表观结合常数(K_A)分别为7.15×10⁵, 4.16×10⁶和3.77×10⁶ mol^－1•L. 以Tb^3＋敏化荧光测定表明：TA与Tb³⁺可形成1∶2配合物, 且TA与Tb³⁺的结合能力大于apoOTF与Tb³⁺的结合能力. TA-Tb₂^3＋配合物也可与该蛋白结合形成1∶1复合物, 其K_A为1.86×10⁵ mol^－1•L.     

多孔碳基复合膜的真空冷冻干燥制备及高效太阳能水蒸发性能

以多壁碳纳米管(CNTs)和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料, 通过相转化法形成均匀共混的胶体, 利用真空冷冻干燥(冻干)技术使胶体固化, 并在真空状态下使部分溶剂挥发, 制备了具有多孔结构的CNTs/PVDF复合膜. 实验结果表明, 冻干CNTs/PVDF复合膜具有优异的光吸收能力、 极佳的表面亲水性能. 在1 kW/m²光照强度下, 其水蒸发速率可达1.95 kg·m^-2·h^-1、 光热转化效率为92.9%. 搭载了冻干CNTs/PVDF复合膜的蒸发器在处理模拟海水和染料废水时, 均表现出良好的抗盐污染性、 显著的稳定性和优异的太阳能蒸发性能.     

氧化石墨烯与Si-P低聚物在环氧树脂中的协同阻燃作用

采用Hummers方法制备了氧化石墨烯(GO),并通过扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对GO微观形貌进行了表征.详细研究了GO与硅磷低聚物(DMS-DOPO)在环氧树脂(EP)力学性能和阻燃性能中的协同作用.万能材料试验测试结果表明,GO和DMS-DOPO分别对拉伸强度和断裂伸长率提高效果明显,二者协同后,可使EP拉伸强度和断裂伸长率分别提高17.1%和42.2%.采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥型量热(CONE)和SEM对EP及其阻燃材料的热性能、燃烧性能以及炭层微观形貌进行了表征.EP/DMS-DOPO/GO在600℃残留量为EP的5.2倍,比EP/DMS-DOPO和EP/GO分别提高4.4%和208.6%.EP/DMS-DOPO/GO的LOI值大于30,并能通过UL-94 V-0级别,燃烧过程中可形成内部结构疏松多孔、外表面致密的膨胀炭层.DMS-DOPO和GO协同后使EP热释放速率峰值由1154 k W·m-2降低到710 k W·m-2,总烟释放量降低30%.     

磷杂菲改性腰果酚多元醇的合成及阻燃聚氨酯硬泡性能

采用生物质原料腰果酚和9,10-二氢-9-氧杂-10-膦杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料, 合成了一种磷杂菲改性腰果酚多元醇(P-Cardanol-Polyol), 并利用核磁共振氢谱和磷谱对其结构进行了表征. 利用P-Cardanol-Polyol对聚氨酯硬泡(RPUF)进行阻燃改性, 得到一系列阻燃聚氨酯硬泡. 考察了P-Cardanol-Polyol的用量对阻燃聚氨酯硬泡的形貌、 密度、 热导率、 压缩性能、 热稳定性以及阻燃性能的影响. 研究结果表明, P-Cardanol-Polyol对聚氨酯硬泡的密度影响可以忽略不计; 随着P-Cardanol-Polyol的加入, 阻燃聚氨酯硬泡的平均孔径逐渐减小, 热导率也逐渐降低. 未改性聚氨酯硬泡的最大热释放速率和总放热量分别为390 kW/m²和31.9 MJ/m², 阻燃聚氨酯硬泡则降低至340 kW/m²和24.6 MJ/m². 此外, 阻燃聚氨酯硬泡的压缩强度比未改性聚氨酯硬泡提升了约13%. 炭层分析结果表明, P-Cardanol-Polyol能够促进聚氨酯硬泡形成连续致密且具有良好抗热氧化性能的炭层, 有利于减少燃烧过程中可燃性气体的逸出, 从而提升阻燃性能.     

不同层状双氢氧化物对有机硅泡沫阻燃抑烟与力学性能的影响研究

有机硅泡沫(SiF)含大量可燃有机侧链,在燃烧时伴随严重烟毒气体释放,对其进行阻燃抑烟改性十分重要。为了探究不同层状双氢氧化物(LDH)对SiF阻燃抑烟性能的影响差异,本文制备了两种金属元素组成不同的纳米LDH,并将其作为阻燃抑烟改性剂以及增强填料加入到SiF中。发现不同金属元素组成的MgAl-LDH和MgFe-LDH对SiF燃烧行为的影响截然不同。SiF/1MgAl-LDH的LOI值为29.6%,通过UL-94 V-0级,最大烟产生速率(pSPR)值降低42.4%;而SiF/1MgFe-LDH的LOI值为26.6%,无法通过UL-94测试,且pSPR值升高82.7%。以上结果归结于两者在高温条件下生成的金属氧化物对SiF的裂解过程影响不同,其中MgO/MgAl₂O₄对SiF的热分解起抑制作用,而MgO/MgFe₂O₄却对SiF的热分解起促进作用。另外,添加1份LDH均可以显著提升SiF的强韧性,包括压缩强度、拉伸强度以及拉伸断裂伸长率。     

核壳型纳米粒子填充PP-EVA及阻燃材料的动态燃烧行为

利用锥形量热仪(CONE)和热重分析(TGA),并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对核(PSt/OMMT)-壳(PBA)结构纳米复合粒子(CSN)填充聚丙烯(PP)-乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料及加入无卤复配阻燃剂制备的PP-EVA/CSN/聚磷酸铵(APP)/层状氢氧化镁铝(LDH)复合阻燃材料的阻燃性能及热降解行为进行了研究。结果表明,添加10%(wt)CSN可以提高PP-EVA复合材料的阻燃性能,且PP-EVA复合体系燃烧时的热释放速率、有效燃烧热减少,热稳定性增强。CSN与APP/LDH产生阻燃协同作用,使复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性能进一步提高。     

PVA/PEG/Mg(OH)_2复合材料体系的非等温结晶行为

采用熔融共混法,以聚乙二醇(PEG)为增塑剂、Mg(OH)2为稳定剂制备了聚乙烯醇(PVA)/PEG/Mg(OH)2复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)考察了PVA/PEG/Mg(OH)2复合体系中PVA的非等温结晶行为。结果表明:在熔融过程中PEG与PVA大分子形成的分子间氢键,破坏了PVA分子内或分子间的氢键,改善了PVA的热塑性能,使研究其熔融结晶行为成为可能。     

新型磷杂菲基反应型阻燃剂的合成及其在聚氨酯阻燃中的应用

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和1,4-丁二醇二缩水甘油醚为原料,合成了一种新型的反应型阻燃剂1-（2-羟基-3-磷杂菲）丙氧基-4-环氧丙氧基丁烷(1),其结构和性能经¹H NMR, ³¹P NMR, FT-IR和TG表征。以1为封端剂,聚氨酯（PU）为基材,制备了1/PU阻燃复合材料（2）,研究了1对2阻燃性能和力学性能的影响,初步探讨了1的阻燃机理。结果表明:1具有气相和凝聚相阻燃作用,2燃烧后可形成致密光滑炭层,使点燃时间延长,改善了燃烧熔滴现象。1含量为1%时,2¹的LOI为27%, UL-94燃烧等级为V-0级。     

含磷氮POSS改性乙烯基树脂的阻燃性和热性能的研究

乙烯基树脂（VE）具有优异的耐腐蚀特性及良好的机械强度,但由于其易燃烧的缺点,极大地限制了其在轨道交通、船舶运输等领域的应用。本文采用多聚甲醛(POM),γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,通过经典的Kabachnik反应制备了含磷、氮的笼型和半笼型结构的低聚倍半硅氧烷（N/P-POSS）。然后,通过与商品化MFE-711乙烯基树脂共混/共聚的方法制备得到改性乙烯基树脂。采用红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）和基质辅助激光解析飞行时间质谱（MALDI-TOF）对阻燃剂（N/P-POSS）进行了结构表征;采用氧指数（LOI）、UL-94垂直燃烧、锥形量热、热重分析（TGA）以及动态力学分析（DMA）等方法对乙烯基树脂固化物的阻燃性能和耐热性能进行了研究。结果表明,当N/P-POSS的添加量为4 wt%时,乙烯基树脂固化物的LOI从19.5提高至27.5,并通过UL-94 V-1测试。并且热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量（THR）分别降低了47.2 %和20.9 %。同时N/P-POSS的引入显著提高了乙烯基树脂的耐热性能,热分解温度提高了近10 ℃。采用扫描电镜（SEM）和热重红外（TG-FTIR）分析了其阻燃机理,主要为含磷自由基的淬灭效应,以及生成致密二氧化硅陶瓷相和含氮不可燃气体的阻隔作用,表现出了良好的磷、氮、硅协同阻燃效应。