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有机硅微球协同膨胀型阻燃剂改性HDPE复合材料的制备与性能研究

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塑料科技 2024年第3期52卷 55-61页

作者：蔡安惠宋立新陆遥李娟沈阳化工大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100

采用焦磷酸哌嗪(PAPP)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)组成膨胀型阻燃剂(IFR),引入有机硅微球(SRB)作为协效剂,用于提高高密度聚乙烯(HDPE)的阻燃性能。通过垂直燃烧(UL-94)和氧指数(LOI)及锥形量热(Cone)测试研究复合材料的阻燃性能,结果表明... 详细信息

采用焦磷酸哌嗪(PAPP)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)组成膨胀型阻燃剂(IFR),引入有机硅微球(SRB)作为协效剂,用于提高高密度聚乙烯(HDPE)的阻燃性能。通过垂直燃烧(UL-94)和氧指数(LOI)及锥形量热(Cone)测试研究复合材料的阻燃性能,结果表明:引入1%的SRB后,只需添加18%的IFR就能使P-5复合材料实现UL-94 V-0等级,且最大热释放速率(pHRR)和总热释放量(THR)较纯HDPE分别下降77.6%和16.7%。SRB促进IFR成炭,改善了炭层的质量。IFR降低了HDPE的力学性能,但SRB提升了HDPE/IFR体系的拉伸模量。

关键词：膨胀型阻燃剂有机硅微球高密度聚乙烯高质量炭层

膨胀型阻燃剂对陶瓷化硅酮密封胶阻燃防火性能的影响

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高分子材料科学与工程 2022年第1期38卷 67-74页

作者：苟智郭建华华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640 中山市华南理工大学现代产业技术研究院广东中山528400

以改性硅灰石和气相白炭黑为成瓷填料,以三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)/双季戊四醇(DiPE)混合物(质量比为3:1)为膨胀型阻燃剂(IFR),制备可陶瓷化的室温硫化硅酮密封胶。研究了IFR对硅酮密封胶及其烧蚀所得陶瓷体性能的影响。结果表明,IFR用量从... 详细信息

以改性硅灰石和气相白炭黑为成瓷填料,以三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)/双季戊四醇(DiPE)混合物(质量比为3:1)为膨胀型阻燃剂(IFR),制备可陶瓷化的室温硫化硅酮密封胶。研究了IFR对硅酮密封胶及其烧蚀所得陶瓷体性能的影响。结果表明,IFR用量从0 phr增大到120 phr时,硅酮胶的拉伸强度和粘接强度逐渐提高,氧指数从32.1%增加到36%,当IFR用量为60 phr时,垂直燃烧等级达到UL 94 V-0级;随着IFR用量的增加,硅酮胶样品正面被丁烷火焰喷烧形成的烧蚀面积减小,样品背面的最高温度从350℃以上降低至256℃,表明硅酮胶的防火性能显著提高。

关键词：硅酮密封胶膨胀型阻燃剂阻燃防火陶瓷化

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磷钼酸铵金属盐协同膨胀型阻燃剂阻燃聚甲醛

高分子材料科学与工程 2022年第12期38卷 47-55页

作者：鲁世科杨正王振华房晓敏刘保英李建通河南大学阻燃与功能材料河南省工程实验室河南开封475004 河南大学化学化工学院河南开封475004

采用不同金属盐对磷钼酸铵(AMP)进行改性,将其作为协效剂与膨胀型阻燃剂(IFR)复配用于阻燃聚甲醛(POM),对阻燃POM复合材料的阻燃性能和力学性能进行了评价,并通过锥形量热分析、热失重分析及扫描电子显微镜等对相关阻燃作用机理进行了... 详细信息

采用不同金属盐对磷钼酸铵(AMP)进行改性,将其作为协效剂与膨胀型阻燃剂(IFR)复配用于阻燃聚甲醛(POM),对阻燃POM复合材料的阻燃性能和力学性能进行了评价,并通过锥形量热分析、热失重分析及扫描电子显微镜等对相关阻燃作用机理进行了探究。结果表明,磷钼酸铵金属盐(PMos)协同IFR阻燃聚甲醛复合材料具有优异的阻燃性能。当添加2%的PMos与28%的IFR协效阻燃POM时,不仅垂直燃烧等级(UL94)(3.2 mm)达到V-0等级,而且UL94(1.6 mm)也能达到V-1等级,极限氧指数(LOI)都在58%以上,尤其是镁锰双离子改性AMP协效阻燃POM的LOI达到了62.1%,相对于未添加协效剂的阻燃POM复合材料,其热释放速率和总烟释放量分别下降了28.8%和35.8%,并且复合材料的力学性能也有所提升。

关键词：磷钼酸铵金属盐膨胀型阻燃剂聚甲醛

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膨胀型阻燃剂的合成及其阻燃聚丙烯的研究

膨胀型阻燃剂的合成及其阻燃聚丙烯的研究

作者：董福强常州大学

学位级别：硕士

聚丙烯(Polypropylene)由于其良好的加工性能和优异的机械性能等特点,在工业、运输业和民用制品等领域有着广泛应用。但由于其固有的碳氢结构,聚丙烯产品极易燃烧,且在燃烧时伴随大量滴落及有毒烟气的产生,对环境和人身财产造成威胁的同... 详细信息

聚丙烯(Polypropylene)由于其良好的加工性能和优异的机械性能等特点,在工业、运输业和民用制品等领域有着广泛应用。但由于其固有的碳氢结构,聚丙烯产品极易燃烧,且在燃烧时伴随大量滴落及有毒烟气的产生,对环境和人身财产造成威胁的同时,也极大的限制了其在某些特殊领域的应用。因此,提高聚丙烯防火安全性很有必要。膨胀型阻燃剂(IFR)兼具无卤、防滴、抑烟等优点,符合绿色化学发展观念,对于燃烧容易熔滴的聚烯烃类十分适用。基于此,本论文通过分子设计,分别合成了Mn掺杂的磷酸哌嗪盐成炭剂和生物基膨胀型阻燃剂,成功制备两种阻燃聚丙烯复合材料,分别研究了两种阻燃剂对复合材料的阻燃性、热稳定性、燃烧行为和力学性能的影响,并进一步揭示其可能的阻燃机理。主要研究内容和结果如下:(1)以羟基乙叉二磷酸(HEDP)、哌嗪(PA)和四水合醋酸锰(Mn Ac·4HO)为原料,通过离子反应合成了Mn掺杂磷酸哌嗪盐成炭剂(HP-Mn);以聚乙烯亚胺(PEI)、酒石酸(TA)和六水合氯化镍(Ni Cl·6HO)为原料,通过层层自组装对聚磷酸铵(APP)进行表面改性,合成了生物基膨胀型阻燃剂(MAPP)。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射光谱仪(XRD)、X射线能谱仪(XPS)、扫描电镜仪(SEM)和热重分析仪(TGA)等对产物的化学结构和性能进行表征。(2)以APP和HP-Mn构筑了IFR体系,在双辊密炼机上通过熔融共混的方法制备了PP/IFR复合材料,探究了PP/IFR复合材料的阻燃性、热稳定性、力学性能和可能的阻燃机理。结果表明,APP/HP-Mn阻燃体系的引入,可以显著提高聚丙烯材料的阻燃性。当加入25wt.%(APP/HP-Mn)时,燃烧测试结果表明,复合材料的极限氧指数达到30.7%,并可通过UL-94 V-0等级测试;锥形量热测试结果表明,与纯PP相比,PP/APP/HP-Mn复合材料的热释放速率峰值(PHRR)和总烟雾释放量(TSP)分别降低74%和30%,APP/HP-Mn体系阻燃效果优异;TGA结果表明,引入APP/HP-Mn后,降低了复合材料的起始分解温度但提高了残炭率,APP/HP-Mn体系可以促进基体提前分解,形成保护炭层,隔热隔氧,防止内部基体进一步分解;热重-红外联用和残炭分析结果表明,APP和HP-Mn具有协同阻燃作用,一方面通过释放不可燃气体、磷氧自由基和Mn,有效稀释可燃气体和捕获自由基,另一方面,聚磷酸盐交联形成膨胀炭层,同时由于Mn的催化交联作用,使炭层更加连续致密,有效提高阻燃效率;力学测试结果表明,在同等添加量(25 wt%)的情况下,与PP/25 wt%APP相比较,PP/25wt%(APP/HP-Mn)复合材料的拉伸强度由27.4 MPa增加到29.8 MPa,冲击强度由3.0 k J m增加到3.8 k J m。(3)以APP和MAPP构筑了IFR体系,采用熔融共混法制备PP/IFR复合材料。探究了PP/IFR复合材料的阻燃性、热稳定性和力学性能和可能的阻燃机理。当MAPP含量为25 wt.%时,复合材料极限氧指数值高达31.5%,属于难燃材料;锥形量热测试数据显示,对比纯PP,PP/MAPP25复合材料的释放速率峰值(PHRR)和总烟雾释放量(TSP)分别降低了75.6%和34.4%,并具有最高的FRI值(3.34)和最低的FGI值(0.92 k W/ms)。这说明APP和HP-Mn具有协同作用,可以有效提高复合材料的阻燃性。TGA结果表明,添加MAPP后,降低了复合材料的起始分解温度和最大分解温度,但提高了残炭率。表明MAPP可以促进基体提前分解,形成膨胀炭层,起到物理屏障的作用,保护内部基体;热重-红外联用和残炭分析测试结果表明,MAPP阻燃机理表现为气相与凝聚相的协同阻燃,分解释放不可燃气体的同时形成高质量炭层,达到阻燃目的;力学性能测试结果表明,表面改性后的MAPP在PP基体粘附力提升,降低了阻燃剂对复合材料机械性能的负面影响。

关键词：成炭剂 APP表面改性膨胀型阻燃剂聚丙烯阻燃机理

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膨胀型阻燃剂的制备和阻燃机理研究进展

塑料科技 2023年第8期51卷 124-128页

作者：黄皓琪邓军平康乐徐博洋刘思凡西安科技大学材料科学与工程学院陕西西安710054

膨胀型阻燃剂是阻燃性能优异的无卤阻燃剂,在阻燃过程中具备低烟、低毒、防火效率高等特性,是目前阻燃剂研究的1个重要方向。文章介绍了膨胀型阻燃剂的不同分类与组成以及膨胀型阻燃剂阻燃机理,总结了现有的膨胀型阻燃剂的研究进展,重... 详细信息

膨胀型阻燃剂是阻燃性能优异的无卤阻燃剂,在阻燃过程中具备低烟、低毒、防火效率高等特性,是目前阻燃剂研究的1个重要方向。文章介绍了膨胀型阻燃剂的不同分类与组成以及膨胀型阻燃剂阻燃机理,总结了现有的膨胀型阻燃剂的研究进展,重点从膨胀型阻燃剂表面改性、单成分膨胀型阻燃剂开发、阻燃协同剂的使用和新型膨胀型阻燃剂组分等方面进行阐述和总结,指出膨胀型阻燃剂发展需要解决的问题。未来膨胀型阻燃剂应该向绿色化、环保化方向发展。

关键词：膨胀型阻燃剂阻燃机理表面改性阻燃协同剂

超细化膨胀型阻燃剂及有机包覆对聚丙烯阻燃影响的研究

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塑料工业 2022年第S1期50卷 126-132页

作者：笪鹏邹炎君谢李昭蒋学鑫黄妍中国科学技术大学纳米科学与技术学院江苏苏州215123 安徽壹石通材料科技股份有限公司安徽蚌埠233000 安徽壹石通金属陶瓷有限公司安徽合肥230000

通过球磨膨胀型阻燃剂(IFR)制备了粒径为300 nm左右的超细化膨胀型阻燃剂(nanoIFR),并利用正硅酸四已酯(TEOS)对其进行水解包覆制备(SiO_(2)-nanoIFR),对二者进行粒度分布、傅里叶红外光谱、光学电子显微图像表征。将其用于制备阻燃聚... 详细信息

通过球磨膨胀型阻燃剂(IFR)制备了粒径为300 nm左右的超细化膨胀型阻燃剂(nanoIFR),并利用正硅酸四已酯(TEOS)对其进行水解包覆制备(SiO_(2)-nanoIFR),对二者进行粒度分布、傅里叶红外光谱、光学电子显微图像表征。将其用于制备阻燃聚丙烯复合材料(IFR/PP、nanoIFR/PP、SiO_(2)-nanoIFR/PP),进行氧指数(LOI)、熔融滴落,炭层扫描等性能测试,实验结果表明,nanoIFR/PP和SiO_(2)-nanoIFR/PP的氧指数均高于IFR/PP,SiO_(2)-nanoIFR/PP炭层更致密,几乎没有熔滴。

关键词：聚丙烯超细化硅溶胶膨胀型阻燃剂熔滴

木质素和焦磷酸哌嗪复合膨胀型阻燃剂对环氧树脂材料阻燃性能的影响

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东北林业大学学报 2023年第6期51卷 140-145,149页

作者：尚欣宇毕晓柯谭海彦张彦华东北林业大学哈尔滨150040

木质素结构中含有丰富的羟基与芳香官能团,具备大分子阻燃成炭剂的结构要求且成本低廉,绿色无污染。焦磷酸哌嗪(PPAP)是一种氮-磷协同的新型环保阻燃剂,具有优异的阻燃性能。将木质素与焦磷酸哌嗪按质量比1∶1复配得到一种木质素和焦磷... 详细信息

木质素结构中含有丰富的羟基与芳香官能团,具备大分子阻燃成炭剂的结构要求且成本低廉,绿色无污染。焦磷酸哌嗪(PPAP)是一种氮-磷协同的新型环保阻燃剂,具有优异的阻燃性能。将木质素与焦磷酸哌嗪按质量比1∶1复配得到一种木质素和焦磷酸哌嗪复合膨胀型阻燃剂,并将其用于阻燃改性环氧树脂(EP)。采用锥形量热分析(CONE)、极限氧指数测试(LOI)、垂直燃烧试验(UL-94)对所制备的“(木质素+焦磷酸哌嗪)复合膨胀型阻燃剂+环氧树脂”阻燃材料的燃烧行为与阻燃性能进行探究。采用热质量分析(TGA)、力学性能测试分析了阻燃材料的热稳定性与力学性能。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM),对环氧树脂复合材料燃烧后所得残炭层的化学结构、表面各元素的原子百分比、微观形貌进行分析表征。结果表明:木质素和焦磷酸哌嗪复合膨胀型阻燃剂(L+P)的引入提高了环氧树脂的阻燃性能与热稳定性。与纯环氧树脂相比,“质量分数20%的(木质素+焦磷酸哌嗪)复合膨胀型阻燃剂+环氧树脂”阻燃材料的极限氧指数由22.2%提高至27.5%,最大热释放速率、总烟释放量分别降低了60.11%、22.25%。扫描电子显微镜观测结果显示,复合膨胀型阻燃剂的添加明显促进了体系成炭,使得环氧树脂阻燃材料燃烧后残炭层更加致密。但粉体填料的加入不利于环氧树脂力学性能的提升,环氧树脂阻燃材料的弯曲强度与冲击强度均略有下降。

关键词：木质素焦磷酸哌嗪膨胀型阻燃剂环氧树脂阻燃性能力学性能

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膨胀型阻燃剂的研究进展

材料导报 2016年第5期30卷 27-32页

作者：潘利文李孔哲肖阳褚耀华胡治流曹德光广西大学材料科学与工程学院南宁530004

随着易燃高分子材料的广泛应用,阻燃剂也得到了广泛的应用,同时对阻燃剂的阻燃性、相容性等特性也有了更高的要求。膨胀型阻燃剂具有阻燃效率高、低烟、低毒等优点,因此成为阻燃剂的重要发展方向。简单介绍了膨胀型阻燃剂的阻燃机理,重... 详细信息

随着易燃高分子材料的广泛应用,阻燃剂也得到了广泛的应用,同时对阻燃剂的阻燃性、相容性等特性也有了更高的要求。膨胀型阻燃剂具有阻燃效率高、低烟、低毒等优点,因此成为阻燃剂的重要发展方向。简单介绍了膨胀型阻燃剂的阻燃机理,重点综述了近年来国内外膨胀型阻燃剂的最新研究进展和阻燃剂生产的新技术。最后指出了目前膨胀型阻燃剂研究存在的问题,也对该领域未来的研究方向提出了建议。

关键词：膨胀型阻燃剂阻燃机理纳米技术表面改性微胶囊化层层组装

基于白酒丢糟的膨胀型阻燃剂在PBAT复合材料中的应用

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工程塑料应用 2022年第12期50卷 136-141页

作者：农彦彦冯才敏姜佳丽练翠霞黄健光梁敏仪张浥琨蔡志成韦国恒顺德职业技术学院烹饪学院轻化与材料学院广东佛山528333

为了综合利用生产废弃物白酒丢糟(DDGS),采用预处理后的DDGS与聚磷酸铵(APP)进行复配制备膨胀型阻燃剂(IFR),并用于聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的阻燃改性,制备了新型生物可降解阻燃PBAT复合材料。通过极限氧指数(LOI)、热重(TG)... 详细信息

为了综合利用生产废弃物白酒丢糟(DDGS),采用预处理后的DDGS与聚磷酸铵(APP)进行复配制备膨胀型阻燃剂(IFR),并用于聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的阻燃改性,制备了新型生物可降解阻燃PBAT复合材料。通过极限氧指数(LOI)、热重(TG)分析和锥形量热(CCT)仪,研究了IFR对PBAT阻燃性、热降解和燃烧行为的影响,并采用扫描电子显微镜、拉曼光谱(LRS)分析了残炭的形貌和石墨化情况。结果表明,当APP与DDGS的质量比为3∶1,IFR的质量分数为20%时,IFR的阻燃效果最好,LOI值达到31.8%。TG分析数据显示,PBAT/IFR热分解初始温度为335℃,在800℃残炭率达22.54%。CCT数据显示,PBAT/IFR的最大热释放速率、平均热释放速率、总热释放量最大值与纯PBAT相比,分别下降了44%,50.6%,33.7%,其燃烧残炭率从2.21%增加到20.87%,结合残炭形态结构及LRS分析,表明IFR可以明显改变PBAT的分解行为,形成连续致密的、石墨化程度较高的膨胀炭层。

关键词：聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯膨胀型阻燃剂酒糟阻燃性