木粉对LLDPE膨胀阻燃体系热降解和阻燃的影响

研究了膨胀型阻燃剂聚磷酸铵(app)、季戊四醇(per)和三聚氰胺(mel)对甲基乙烯基硅橡胶的硫化特性、力学性能和阻燃性能的影响,通过观察硅橡胶的燃烧灰烬,研究了硅橡胶的燃烧行为和膨胀型阻燃剂对硅橡胶的阻燃机理。结果表明,随着阻燃剂app用量的增大,硅橡胶的正硫化时间延长,焦烧时间缩短,力学性能下降,阻燃性能提高。不加阻燃剂的硅橡胶的氧指数为27.4%,当app用量为40份时,硅橡胶的氧指数为28.6%,垂直燃烧等级为fv-0级;随着膨胀型阻燃剂app/per/mel用量的增大,硅橡胶的氧指数增加,当app/per/mel用量分别为30/5/5份时,硅橡胶的氧指数为32%,垂直燃烧等级为fv-0级。硅橡胶的燃烧灰烬具有明显的"壳-芯"结构,表明燃烧过程中硅橡胶分子链和填料发生了相分离,其中壳层为白色致密物,随着膨胀型阻燃剂用量的增大,芯层颜色由半透明白色转变为黑色,表明膨胀型阻燃剂有利于成炭阻燃。

采用红外光谱(ftir)和热重分析法(tga)对不同无卤阻燃剂(二乙基次磷酸铝alpi与磷酸三聚氰胺mpp)加聚醚酰亚胺的pbt配方体系的ul94性能进行研究。结果表明:alpi体系的阻燃性能可达v0级。同时,tga与ftir分析表明:alpi通过焦化形成凝聚相而起阻燃作用,而mpp在pbt燃烧时处于气相并未起保护作用。

采用隔热性能试验、热失重分析(tg)、傅里叶红外光谱分析(ftir)以及显微分析等方法,研究了两种改性材料膨胀石墨(eg)和云母对膨胀防火涂层防火性能和热降解行为的影响。结果表明:eg与云母加入后不会改变涂层的基本阻燃进程,且会提高膨胀炭质层的热稳定性,涂层的阻燃效果显著改善。

采用氧指数测定(loi)对道路阻燃沥青中膨胀型阻燃剂(ifr)、可膨胀石墨(eg)以及两者协同体系(ifr-eg)的阻燃效果进行了考察,同时采用扫描电镜(sem)技术手段对阻燃机理进行了分析。结果表明,eg与ifr体系复配后有很好的协同阻燃效果,制得的阻燃沥青氧指数明显升高,热稳定性能增强,燃烧后形成膨胀多孔均质碳层。扫描电镜(sem)结果表明,膨胀型阻燃体系在道路沥青中的协同阻燃机理在于凝聚相成炭,即能促进聚合物成碳,沥青表面膨胀率明显提高。

以聚磷酸铵(app)和季戊四醇(per)为膨胀阻燃体系(ifr)制备了含有埃洛石纳米管(hnts)的无卤膨胀阻燃聚丙烯(pp)复合材料。通过极限氧指数和热失重分析仪(tga)以及锥形量热仪(cone)研究了天然纳米材料埃洛石纳米管(hnts)的加入对膨胀阻燃pp阻燃性能与热稳定性的影响,并通过扫描电镜(sem)对残炭形貌进行了观察和分析。结果表明,加入2份(质量分数,下同)的hnts后,材料的极限氧指数提高到32%,达到ul-94v0级别,热释放速率降低到222kw/m2,加入hnts后形成的炭层结构更致密,阻燃效果更好。

将氮磷膨胀型阻燃剂用于聚氨酯膜中,利用垂直燃烧法、烟密度法、氧指数法和锥形量热法表征其性能。发现当阻燃剂用量8%时所得阻燃聚氨酯膜性能最佳,该阻燃剂以凝聚相阻燃方式进行阻燃。

研究氢氧化铝(ath)对聚氯乙烯力学性能的影响,并在此基础上研究硼酸锌(zb)对无卤阻燃聚氯乙烯体系的力学性能、阻燃性能以及电学性能的影响。结果表明:随着硼酸锌的加入,体系的力学性能先提高后降低,硼酸锌与ath有协同阻燃抑烟作用,体积电阻率在整个过程中呈下降的趋势。

通过不同类型溴系阻燃剂与sb2o3复配制备阻燃hips,考察不同类型溴系阻燃剂对阻燃hips耐紫外光老化性能影响,结果表明不同类型溴系阻燃对阻燃hips的影响有很大差异(300h氙灯老化的不同类型溴系阻燃hips色差值从3.5到56.8),通过分析不同溴系阻燃剂对阻燃hips耐候性能的影响,发现阻燃剂结构的稳定性是影响耐候性的主要因素,相同结构下随着溴含量增加,耐候性降低。

采用锥形量热仪、氧指数(loi)、垂直燃烧法和热重分析研究不同类型溴系阻燃剂对聚丙烯阻燃性的影响,并对溴锑协效比进行优化。结果表明:脂肪溴与脂环溴在降低热释放速率和提高loi上明显优于芳香溴;当溴阻燃剂与sb2o3的质量比为3∶1时,溴锑协同阻燃效果最好;锥形量热仪和loi方法在评价阻燃材料的燃烧性能中具有一致性;热重分析表明,溴锑阻燃剂为气相阻燃,添加了溴阻燃剂的聚丙烯具有两个热解阶段,第一阶段为阻燃剂的分解,可有效抑制点燃,阻燃剂对第二阶段初始分解温度的提高可以改善阻燃性能。

施加不同用量的磷系阻燃剂(0%、2%、4%、6%、8%)于皮革复鞣工序,研究其对皮革阻燃性能的影响。通过测定其湿热稳定性、干热稳定性、成炭性、垂直燃烧、烟密度及氧指数等,比较其不同添加量对皮革性能的影响。试验发现,磷系阻燃剂施加量为8%时,所得皮革的抗燃性最好。

利用热重分析仪并借助电导率测定法探讨了5种常见阻燃剂（al（oh）3、mg（oh）2、dbdpo、c3h4n6和硼酸锌）对pvc热解时hcl释放过程的影响。结果表明：加入mg（oh）2和al（oh）3的pvc体系在第一阶段的最大热解速率提高近1倍，dbdpo使pvc体系在第一阶段的热解速率和第二阶段的热解质量增加，c3h3n6使pvc体系在第二阶段的质量分数大幅下降，硼酸锌使体系的最大质量损失率大幅下降；al（oh）。能加快进体系释放hcl，并且释放总量增加；mg（oh）2能促使体系提前释放hcl，但释放总量减少；dbdpo促进pvc体系释放hcl；c3h3n6在pvc热解前期促进体系释放hcl，后期则起到抑制作用；硼酸锌抑制体系前期释放hcl，促进后期释放hcl。

采用测量极限氧指数(loi)和锥形量热仪动态燃烧两种方法评价了含硅阻燃剂(sfr-h)与高聚磷酸铵/三聚氰胺氰尿酸盐(app/mca)膨胀阻燃体系在聚乙烯基体中的协同阻燃性,并通过红外光谱(ft-ir)、x射线衍射(waxd)和扫描电镜(sem)分析炭层结构和成分来研究其协同阻燃机理。研究表明,sfr-h/app/mca协同阻燃体系可明显提高聚乙烯的loi值和降低燃烧热释放速率,具有较好的协同阻燃性,两者在燃烧过程中一起热氧化分解,形成陶瓷状含硅、硼、磷元素的化合物,对表面膨胀炭层起着增强作用,同时也提高了膨胀炭层的热氧稳定性和阻隔性能,从而提高了阻燃效果。

利用热分析技术和锥形量热仪测试法,研究了多种阻燃剂对pvc热解和燃烧特性的影响。结果表明,由于不同种类的阻燃剂对pvc的阻燃机理不同,对pvc热解过程和燃烧特性影响各异,有的阻燃剂将pvc的初始分解温度提前,分解反应的活化能降低,使pvc提前脱水成炭,达到阻燃的目的;另一些阻燃剂显著推迟pvc的热分解,以延迟pvc的着火。从锥形量热仪的分析结果可以看出,阻燃剂的加入,使pvc的热释放速率明显降低,起到了阻燃作用。

通过阻燃剂氢氧化镁(mh)、三水氢氧化铝(ath)、膨胀型阻燃剂(ifr)、硼酸锌(zb)等以单一或协同复配的形式对酚醛树脂体系阻燃性能的影响进行了研究。利用差热分析(dta)对体系的曲线形貌、放热量等热行为进行研究,并对体系的氧指数、垂直燃烧等级及产烟率等燃烧性能进行了测定。结果表明,燃烧放出热量最小的体系为mh/ath/ifr/zb/pf,较纯酚醛树脂体系降低了65%,氧指数最大的体系为mh/ath/ifr/zb/pf,数值为93.4,较纯酚醛树脂体系的氧指数43.6提高了1.2倍。添加阻燃剂后,体系的垂直燃烧等级由ul94v-1级均提高至ul94v-0级,产烟率最低的体系为mh/ath/pf,数值为72%。

通过氧指数、垂直燃烧等级及产烟率测定研究了氢氧化铝(ath)、氢氧化镁(mh)、膨胀石墨(eg)、膨胀型阻燃剂(ifr)等以单一或协同复配的形式对酚醛树脂(pf)体系阻燃性能的影响,并采用差热分析(dta)对体系的微观热行为进行了研究。结果表明,放热量最小的体系为ath/mh/eg/pf,ath/mh/eg/ifr/pf体系的氧指数最大,达到96。ath/mh/pf体系的产烟率最低(72%)。添加阻燃剂后,体系的垂直燃烧等级可提高到ul94v-0级。

对联二脲（ｌｄａ）作了ｄｓｃ分析，应用于ｎｂｒ，ｅｐｄｍ橡胶配方中，制作了试样，进行了力学性能和阻燃性能的测试。试验结果表明，ｌｄａ能够大大提高ｎｂｒ，ｅｐｄｍ的阻燃性能和降低烟雾，并且不影响含极性基团的ｎｂｒ的力学性能，是一种较好的低烟阻燃剂。

利用膨胀蛭石(evmt)与聚磷酸铵(app)和三羟乙基异氰脲酸酯复配而成的膨胀型阻燃剂(ifr)协同阻燃高密度聚乙烯(hdpe)。探讨了evmt含量对阻燃hdpe(frpe)的极限氧指数(loi)、锥形量热参数、热稳定性能的影响。结果表明,用少量evmt部分代替ifr时,可以提高frpe材料的loi,降低体系的热释放速率峰值,延缓降解和燃烧过程。能量散射光谱(eds)分析表明,evmt中有质量分数高达4.8%的铁元素,铁元素的存在有利于其协同阻燃效果的提高。

用阻燃剂螺环磷酰四氢吡咯酯(tpsp)与水性聚丙烯酸酯胶黏剂复合制成阻燃涂层胶,对棉布进行阻燃整理。通过正交实验得到了较优的阻燃整理条件:阻燃剂与黏合剂聚丙烯酸酯的质量比(阻/胶)为1.5∶1,棉布与阻燃胶的质量比(布/阻+胶)为60∶40,焙烘温度为140℃,焙烘时间为1.5min。在该条件下,棉布的loi值由未阻燃的18.2%提高到28.9%,阻燃等级达到b1级,断裂强力由未阻燃的364n(经向)和320n(纬向)提高到917n(经向)和472n(纬向),说明阻燃剂tpsp不但提高了棉布的阻燃性,而且提高了棉布的断裂强力。对优化条件下整理的棉布进行热重分析,结果表明,棉布的初始分解温度由未阻燃的314.5℃降低到287.6℃,降低了26.9℃;600℃时的残留量由未阻燃的0.29%增加到38.87%,增加了38.58%,说明阻燃剂tpsp有效地提高了棉布的成炭性能。

研究了施加阻燃剂刨花的干燥温度对板的氧指数的影响；有机阻燃剂和无机阻燃剂的添加量对刨花板阻燃性和物理力学性能的影响，以及热压工艺对刨花板阻燃性和物理力学性能的影响。

以蜜胺包覆聚磷酸铵(mapp)、小分子成炭剂季戊四醇(per)和大分子成炭剂pa6组成的膨胀型阻燃剂体系阻燃线性低密度聚乙烯(lldpe)。通过氧指数(loi)、扫描电镜(sem)和力学性能测试研究,结果表明:pa6成炭剂具有协效阻燃作用,少量添加时可使氧指数从26.5%提高到29.5%,且生成的炭层封闭性较好。

采用氮磷膨胀型阻燃剂制备了无卤阻燃聚丙烯(pp)材料,研究了马来酸酐(mah)接枝三元乙丙橡胶(epdm)(epdm-g-mah)对pp无卤阻燃材料性能的影响。结果表明:加入epdm-g-mah可提高阻燃剂和pp基体间的界面作用,降低试样在燃烧过程中的熔融滴落现象,且加入epdm-g-mah提高了阻燃pp的力学性能。此外,加入epdm-g-mah可提高pp无卤阻燃材料在高温(600～800℃)下的炭层热稳定性以及材料的最大热分解速率,但会降低材料的最大热分解温度。因此,少量的epdm-g-mah可以提高pp无卤阻燃材料的极限氧指数(loi),但当w(epdm-g-mah)超过10%时,pp无卤阻燃材料的loi下降,阻燃性能降低。

以纤维状海泡石为原料,通过简单的酸洗改性制备用于软质pvc的阻燃添加剂。酸洗改性的海泡石采用sem、ir和xrd技术进行表征,结果表明海泡石在强酸条件下产生链断裂现象,海泡石由长纤维变成短纤维,海泡石孔状结构塌陷,表面的游离羟基数增多,氢键形式的si-oh减少,得到的无定形二氧化硅仍保持纤维状结构。将改性海泡石添加至软质pvc制品中进行阻燃性能测试,获得较好的阻燃性能,海泡石阻燃pvc的tg分析表明,海泡石能改善pvc的热分解过程。