改性海泡石对软质PVC阻燃性能和热分解影响

研究了硅酸盐对软聚氯乙烯(pvc)的阻燃作用。通过热分析法研究了经阻燃处理后软pvc从室温到800℃的热降解过程;通过剩炭率的测定,结合用扫描电子显微镜(sem)对样品燃烧后剩炭结构的观察,探讨了硅酸盐的阻燃机理。结果表明:经硅酸盐处理的样品具有较高的氧指数(oi)和剩炭率,与未处理的样品相比具有较好的阻燃性能。硅酸盐的加入可改变pvc的热降解过程,使起始降解温度降低,最大失重速率加快,硅酸盐对软pvc的阻燃主要是由于凝聚相的lewis酸催化作用以及高温下生成的玻璃体对剩炭的保护作用造成的。

通过均匀实验设计方法研究了moo3/zno/app(聚磷酸铵)三元复合抑烟阻燃体系对硬质pvc复合材料的抑烟阻燃性能、力学性能和热稳定性的影响,用spss软件对试验结果进行了回归分析。结果表明,当moo3、zno、app分别为2.5份、3.5份和9份时,复合材料的协同抑烟阻燃性能最好,最大烟密度(smd)由100降低到77.5,烟密度等级(sdr)由85.3降低到57.4,极限氧指数由44.5%提高到65.0%。复合材料的力学性能略有下降,拉伸强度由36.3mpa降至33.7mpa,断裂伸长率由48.1%降至44.7%。热重分析表明,moo3/zno/app三元复合抑烟阻燃体系使硬pvc失重温度范围变窄,最大失重温度降低了近50℃,而失重速率明显降低。

文章通过三种不同的制样方式对阻燃pvc电工套管进行制样,并进行烟密度试验、氧指数试验、垂直燃烧试验和热释放速率试验,从而探讨不同制样方式对阻燃pvc电工套管阻燃性能的影响。

对发泡剂n,n′-二亚硝基五亚甲基四胺(h)、粗发泡剂(th)及其与偶氮二甲酰胺(ac)共混物用差示扫描量热仪进行分析以及讨论各种ac共混物对软质pvc发泡材料的影响。当ac/th/h/稳定剂质量比为4.0/0.8/0.4/6.2时,复合发泡剂受热时分解缓慢、放出热量较小,获得的材料力学性能优异、泡孔均匀细密。

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。

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。

研究了聚磷酸铵(app)及其两种微胶囊,即环氧树脂包覆的聚磷酸铵(epapp)和密胺-甲醛树脂包覆的聚磷酸铵(mfapp)在软质聚氯乙烯(pvc)体系中阻燃性能、力学性能以及阻燃剂与软质pvc之间的相容性。研究发现,在软质pvc体系中,app经过微胶囊化改性后其氧指数稍微有所降低,垂直燃烧级别在20%添加量下都能达到ul94v-0级,但其拉伸强度有明显改善。扫描电镜(sem)结果表明两种app微胶囊与基体的相容性有所提高。

以膨胀石墨（eg）分别和三聚氰胺（ma）或磷酸三乙酯（tep）组成2种无卤复合型阻燃剂，用于聚氨酯硬泡的阻燃。结果表明，每100份聚醚多元醇，当eg用量均为10份，第二种阻燃剂ma或tep添加量为15～25份时，所得的聚氨酯硬泡的氧指数可提高至27．0～29．7，说明复合阻燃剂使聚氨酯硬泡的阻燃性能明显提高；密度约为45ks／m^3的阻燃聚氨酯硬泡的压缩强度在192～252kpa范围，与未阻燃聚氨酯硬泡相比有所下降;导热系数在21．2—22．5mw／（m·k）范围。

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。

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。

采用不同阻燃剂对软质pvc进行阻燃抑烟改性,并针对氧指数、烟密度、热重分析等关键项目进行分析表征。结果表明,氧化锑/锡酸锌/羟基氧化铁(feooh)三元复配阻燃剂在软质pvc体系中具有良好的协同作用,相比单独使用氧化锑或氧化锑/锡酸锌阻燃剂,可同时满足阻燃和抑烟的需求。

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。

介绍了煤矿用pvc整芯输送带的阻燃原理、配方,分析了主要组分对阻燃性能的影响。实践证明,采用协同效应好的阻燃体系组合,能够达到良好的阻燃效果,大幅度提高pvc整芯输送带的阻燃性能。

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。

文章采用共沉淀法合成纳米铁酸锌,用x-ray衍射仪、tem对其进行表征。通过氧指数检测、热重分析及拉伸强度检测,考察了铁酸锌添加量对软pvc性能的影响。结果表明:采用共沉淀法合成的铁酸锌具有尖晶石结构,粒径为5~10nm;铁酸锌添加量为2.5份时,软pvc试样氧指数由25.4%提高到29.7%,达到一般阻燃要求,明显地改善了软pvc试样的热分解性能,试样的最终残炭量由11.22%提高到20.69%;适宜的铁酸锌添加量,可以提高软pvc试样的拉伸强度和韧性。

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%。

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。

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4a分子筛及其与al(oh)3或(和)mg(oh)2组成的复配体系作为软质pvc阻燃抑烟添加剂的性能进行了研究。结果表明:4a分子筛作为单一添加剂时,只有在添加量较大的情况下才对软质pvc有较好的阻燃效果,但抑烟性能不太理想;4a分子筛与al(oh)3或mg(oh)2组成的二元复合添加物对软质pvc具有很好的抑烟或阻燃效果,且二元组分之间存在着协效阻燃或抑烟作用;4a分子筛与al(oh)3及mg(oh)2组成的三元复合体系对软质pvc同时具有很好的阻燃和抑烟性能,三者的最佳质量比为1∶1∶10,按此最佳配比,当总添加量为35%时,测得相应pvc材料的氧指数为41,烟密度等级(sdr)为57.64,但力学性能下降。

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。

采用锥形量热计对不同热老化程度的阻燃pvc电缆的引燃特性和热释放规律进行试验研究。结果表明,电缆试样的引燃时间随热老化程度的增加而延长,老化前期引燃时间增大较快,后期减缓;热释放速率的初始峰值随热老化程度的增加呈下降趋势;火灾性能指数随老化时间的延长总体呈下降的趋势。故与新投入使用的电缆相比,老化电缆的引燃危险和热危险相对减小。