可膨胀石墨_聚磷酸铵协同阻燃环氧树脂的性能研究
改性氧化石墨烯协同聚磷酸铵阻燃环氧树脂的性能
改性氧化石墨烯协同聚磷酸铵阻燃环氧树脂的性能徐久升摘要：氧化石墨烯(GO) 与聚合物的相容性较差，采用长链烷胺对其改性可以提高其与聚合物基体的相容性，同时还可以促进成炭而起到一定的协同阻燃作用。
利用十八烷基胺(ODA) 对GO 功能化制备了十八烷基胺改性氧化石墨烯(GO–ODA)。
将GO–ODA 填充到环氧树脂／聚磷酸铵(EP／APP) 阻燃复合材料中，研究了GO–ODA 添加量对复合材料性能的影响。
结果表明，少量GO–ODA 的加入可以明显提高复合材料的拉伸强度、冲击强度和极限氧指数(LOI)。
固定APP 阻燃剂的质量分数为20%，在EP／APP 阻燃复合材料中加入质量分数1% 的GO–ODA 时，与EP／APP 阻燃复合材料相比，复合材料的拉伸强度和冲击强度均有最大值，分别为67.23 MPa 和4.87 kJ／m2，分别提高15.65% 和13.79% ；复合材料的LOI 从30.0% 提高到32.3% ；热失重测试结果表明，在EP／APP 复合材料中加入1% 的GO–ODA 后，复合材料在650℃时的质量保持率为36.6%，明显高于EP／APP 的27.9% ；复合材料燃烧后的残炭形貌呈泡孔状网络结构，证实少量的GO–ODA 与APP 阻燃剂复合使用，可发挥出很好的协同阻燃效果。
关键词：改性石墨烯；协同效应；阻燃；环氧树脂Properties of Synergistic Flame Retarded Epoxy Resin with AmmoniumPolyphosphate and Modified Graphene OxideXu JiushengAbstract ：There is a poor compatibility for graphene oxide(GO) and polymer，so the compatibility can be improved by modifying GO with long chain alkyl amine，meantime，the synergetic effect of flame resistance can also be achieved by the char promotion. GO modified by octadecylamine(ODA) was synthesized by a reaction between ODA and GO. GO-ODA was added into epoxy resin(EP)／ammonium polyphosphate(APP) flame retarded composite with different fractions，the properties of the composites were studied in detail. Results show that the tensile strength，impact strength and limited oxygen index(LOI) of the flame retarded composites are improved by filling with a little GO-ODA. When the mass fraction of APP flame retardant is 20%，the tensile strength and impact strength of EP／APP flame retarded composite with 1% GO-ODA reach the maximum of 67.23 MPa and 4.87 kJ／m2，improved 15.65% and 13.79% respectively，the LOI increases from 30.0% to 32.3%，comparing with EP／APP flame retarded composite. The thermogravimetry test results show that the char residue ratio at 650℃increases to 36.6% from 27.9% when 1% GO-ODA is added into EP／APP flame retarded composite，another，the residual char of the composite has a special structure of bubble networks，which proves the excellent synergetic effect of flame resistance can be achieved by compounding little GO-ODA and APP flame retardants.Keywords ：modified graphene ；synergetic effect ；flame retardant ；epoxy resin石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。
可膨胀石墨在防火涂料中的研究
广东建材２００８年第１０期超薄膨胀型防火涂料与厚型防火涂料相比更高效、施工更简便［１］。
在常温下膨胀型防火涂料和其它涂层一样，主要起到保护基材的作用；在受热时，涂层中防火助剂发生协同效应，整个涂层膨胀炭化，生成致密、稳定、热导率很低的炭化层，起到隔热、吸热、保护基材的作用［２］。
环氧乳液是一种常温可以固化交联的双组分热固型水性涂料，将体系中各种组分粘结在一起，在基材表面形成均一涂层［３］，它的网络结构虽有利于涂层的稳定性和耐腐性，但亦使得涂层内部自由体积减少，受热时防火助剂聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇的膨胀作用在涂层中难以充分发挥［４］，膨胀倍率不大，炭化层内部的泡孔均匀性稍差；另一方面，环氧体系内部含有氨基、苯环等基团，在涂层受热分解时有烟气逸出，不仅对环保不利，而且有窒息致毒作用。
为改善乳液诸多不足，加入填料是一种行之有效的方法［５］。
一方面这种填料要与膨胀体系起到协同作用，促进发泡，一方面可以增强涂层和炭化层的强韧度，提高抗燃气冲刷能力，可膨胀石墨恰好满足这两方面的要求。
可膨胀石墨是［６］经特殊处理后遇高温可瞬间膨胀成蠕虫状的天然晶质石墨，近年来常被用于膨胀型防火涂料的协同作用组分。
可膨胀石墨有如下特点［７］：①常温下以稳定晶型存在，耐腐性和耐候性好。
②在受热时插层在鳞片状石墨中的易挥发物质分解，转变成蠕虫状，同时大量吸热，可膨胀石墨体积迅速膨胀，生成密度小的碳层，这种纤维状炭体在体系中以交联网络形式存在，增强了炭化层的稳定性，可防止炭化层脱落，呈惰性，稳定性好。
③可膨胀石墨是热的良导体，使得热量能够均匀迅速扩散。
宋君荣［８］等发现可膨胀石墨在有机硅改性丙烯酸树脂防火涂料体系中可以增强炭化层强度，提高了防火涂料的耐火极限。
ＺｈｅｎｙｕＷａｎｇ指出［９］可膨胀石墨掺量存在最佳值。
可膨胀石墨在准备过程中由于反应物质和条件不同而有不同种类［１０］，不同理化性能的可膨胀石墨对防火性能的关系一直未见有系统性研究。
《阻燃环氧树脂及石墨烯增强阻燃环氧树脂性能研究》
《阻燃环氧树脂及石墨烯增强阻燃环氧树脂性能研究》一、引言随着现代工业的快速发展，阻燃材料在电子、航空、交通等领域的应用越来越广泛。
环氧树脂作为一种重要的热固性塑料，其阻燃性能的研究显得尤为重要。
石墨烯作为一种新型纳米材料，具有优异的物理和化学性能，被广泛应用于增强各种聚合物的性能。
因此，研究阻燃环氧树脂及石墨烯增强阻燃环氧树脂的性能，对于提高材料的阻燃性能和力学性能具有重要意义。
二、阻燃环氧树脂的研究2.1 阻燃环氧树脂的制备阻燃环氧树脂的制备主要通过在环氧树脂中添加阻燃剂实现。
常用的阻燃剂包括卤素系、磷系、氮系等。
其中，磷系阻燃剂因其高效、低烟、无卤等优点，在阻燃环氧树脂的制备中得到了广泛应用。
2.2 阻燃性能研究阻燃性能是评价阻燃环氧树脂性能的重要指标。
通过对阻燃环氧树脂进行垂直燃烧、水平燃烧、烟密度等测试，可以评估其阻燃性能。
研究表明，添加适量的磷系阻燃剂可以有效提高环氧树脂的阻燃性能，降低材料的燃烧速度和烟密度。
三、石墨烯增强阻燃环氧树脂的性能研究3.1 石墨烯增强阻燃环氧树脂的制备石墨烯增强阻燃环氧树脂的制备主要是在阻燃环氧树脂中添加石墨烯。
石墨烯具有优异的力学、热学和电学性能，可以显著提高聚合物的力学性能和热稳定性。
通过改变石墨烯的添加量和分散性，可以制备出具有不同性能的石墨烯增强阻燃环氧树脂。
3.2 力学性能研究力学性能是评价石墨烯增强阻燃环氧树脂性能的另一重要指标。
通过对材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等进行分析，可以评估其力学性能。
研究表明，添加适量的石墨烯可以显著提高环氧树脂的力学性能，增强材料的韧性和强度。
3.3 热稳定性研究石墨烯的加入还可以提高阻燃环氧树脂的热稳定性。
通过热重分析（TGA）等测试手段，可以评估材料的热稳定性。
研究表明，石墨烯的加入可以降低材料的热分解速率，提高其热稳定性。
四、结论本文研究了阻燃环氧树脂及石墨烯增强阻燃环氧树脂的性能。
通过添加磷系阻燃剂，可以有效提高环氧树脂的阻燃性能；而石墨烯的加入则可以显著提高环氧树脂的力学性能和热稳定性。
两种磷酸酯与可膨胀石墨在硬质聚氨酯泡沫中的连续阻燃作用
两种磷酸酯与可膨胀石墨在刚性聚氨酯泡沫中连续阻燃作用的研究1. Introduction刚性聚氨酯泡沫（RPUF）具有广泛的应用作为保温材料在各种消费和商业产品，如建筑，石油管道等。
RPUF有许多优异的性能，包括优良的机械性能性能和冷冻装置和低密度，特别是a低导热系数[1e5]。
然而，RPUF是非常易燃的材料，具有快速火焰蔓延和高热释放速率。
在火灾的情况下，PU泡沫不仅释放大热量也有毒气体如HCN和CO [6,7]。
因此，研究阻燃RPUF是非常必要的近年来，RPUF的阻燃处理包括加入阻燃添加剂基于磷，氮，卤素或无机化合物[11e13]。
由于较少健康危害，含磷/硝基- 在RPUF中应用的基因已经受到更多的关注。
根据以前的文献中，有些研究者使用了大量的补充型阻燃剂，例如磷杂菲- EDAB-DOPO）[14]，聚磷酸铵（APP）[15,16]，聚多巴胺（PDA）[17]，可膨胀石墨（EG）[18e20]，多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）[21]（TPP）[22]，甲基膦酸二甲酯（DMMP）[23e25]，二甲基丙烷膦酸酯（DMPP）[26]苯氧基- 环三磷腈（HPCP）[27]phinate [28]。
它们都可以增强RPUF的阻燃性。
接枝反应型阻燃剂可以代替聚醚多元醇掺入PU基质中。
还有很多在RPUF中使用反应型阻燃剂的研究者，[双（2-羟乙基）氨基] - 甲基- 膦酸二甲基酯（BH）[29]，磷酸化大豆油[30][31]。
近年来，EG被广泛用于RPUF中作为优秀阻燃，可赋予优异的阻燃效果到凝血相的RPUF [32,33]。
阻燃剂- EG的原理是EG可以以大的比率快速扩展，因为，当EG被快速加热时，石墨片脱落并卷曲。
的膨胀石墨可覆盖基体表面以阻挡热转移到内矩阵。
然而，EG也有一些缺点，实际生产中的实际情况。
一方面，融入更多EG会增加基质粘度，使EG会堵塞塞子喷嘴，这将导致破碎生产。
因此，在研究中纳入更少的EG将在实践中带来更多的价值。
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，阻燃织物因其具有防火、抗燃烧等特性在各种应用场景中具有越来越重要的地位。
为了进一步提高阻燃涤纶织物的性能，本论文采用石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的构筑，对其阻燃性能进行研究。
本研究通过将石墨烯与聚磷酸铵复合，形成一种新型的阻燃材料，并将其应用于涤纶织物中，以期达到提高其阻燃性能的效果。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验材料主要包括石墨烯、聚磷酸铵、涤纶织物等。
其中，石墨烯采用化学气相沉积法制备，聚磷酸铵为市售产品。
2. 实验方法（1）制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶：将石墨烯与聚磷酸铵按照一定比例混合，通过溶剂挥发法制备复合气凝胶。
（2）将制备好的复合气凝胶涂覆于涤纶织物表面，形成一层阻燃涂层。
（3）对处理后的涤纶织物进行性能测试，包括阻燃性能、热稳定性、力学性能等。
三、实验结果与分析1. 石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的制备与表征通过溶剂挥发法成功制备了石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶。
该气凝胶具有较高的比表面积和良好的结构稳定性，为提高阻燃性能提供了基础。
2. 阻燃性能测试（1）垂直法测试：将处理后的涤纶织物进行垂直法测试，观察其阻燃性能。
结果显示，涂覆石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的涤纶织物具有较好的阻燃性能，火焰传播速度明显降低，烟密度和炭渣量也显著减少。
（2）极限氧指数测试：通过极限氧指数测试发现，涂覆石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的涤纶织物的极限氧指数有所提高，表明其阻燃性能得到提高。
3. 热稳定性与力学性能测试（1）热稳定性测试：通过热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）对处理前后的涤纶织物进行热稳定性测试。
结果显示，涂覆石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的涤纶织物具有更高的热稳定性，能更好地抵抗高温环境。
（2）力学性能测试：对处理前后的涤纶织物进行拉伸、弯曲等力学性能测试。
结果显示，涂覆石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的涤纶织物在保持良好阻燃性能的同时，力学性能基本保持不变。
膨胀阻燃剂_CaCO_3协效阻燃环氧树脂_杨守生
２０１１，（５）：４６－４９． ［７］刘洁，马正恒．阻燃聚氨酯氧指数测定影响因素分析［Ｊ］．陕 西 煤 炭，
２０１０，２９（１）：１５－１７． ［８］汪 晓 磊 ．材 料 氧 指 数 的 测 试 和 影 响 因 素 ［Ｊ］．江 苏 建 材 ，２０１１，（２）：２８
ＬＩ Ｙａｎ－ｗｅｉ １，ＧＵＩ Ｚｈｕ－ｈｕａ２，ＹＥ Ｊｉａｎ１
作者简介：李艳 伟 （１９７６－），女，沈 阳 航 空 航 天 大 学民用航空学院航 空 安 全 检 查 教 研 室 讲 师，主 要 从 事
（１．Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１３６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｕｉｚｈｏｕ ａｉｒｐｏｒｔ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００１２，Ｃｈｉｎａ）
灭火剂与阻燃材料
膨胀阻燃剂／ＣａＣＯ３ 协效阻燃环氧树脂
杨 守 生 ，王 学 宝 ，陈 英 辉 （中国人民武装警察部队学院，河北 廊坊 ０６５０００）
摘 要：研究了六（４－ＤＯＰＯ 羟 甲 基 苯 氧 基）环 三 磷 腈／多
膨胀型阻燃剂／纳 米 碳 酸 钙 对 环 氧 树 脂 的 阻 燃 性 能 和 力
℃下搅拌均匀，加入适量的间苯二胺作 为 固 化 剂 ，然 后 注 入自制特定尺寸的模具中 ，在１２０ ℃下固化４ｈ。待完全 固化后修整成为所需样条进行测试。 １．３ 仪 器 设 备
氧指 数 仪，ＨＣ－２ＣＺ 型；真 空 干 燥 箱，ＺＫ－４０ＡＢ 型 ；锥 形 量 热 仪 ，Ｓ００１ 型 ；电 子 显 微 镜 ，ＫＹＫＹ２８００ 型 。
可膨胀石墨／聚磷酸铵协同阻燃低密度聚乙烯的性能研究
摘要 ：以可膨胀石墨 （ Ｇ）与聚磷酸铵 （ Ｐ ）复 配组 成新型膨胀 型阻燃剂 （Ｆ ，并将其应 用于低 密度聚 乙 Ｅ ＡＰ ＩＲ） 烯 （ Ｄ Ｅ）中，当总添加量 （ ＬＰ 质量分 数） 为 １％ ，Ｅ ／ Ｐ ５ Ｇ Ａ Ｐ质量 比为 ３ １时，复合 材料氧指数达 到 ２ ％ ，而单独 加 ： ９ 入Ｅ Ｇ或者 Ａ Ｐ时只有 ２ ％ 和 ２ ％ 。表明二者具有 良好 的协 同阻燃效果 ，并 通过热 失重测试 （ Ｇ 、扫 描电镜分析 Ｐ ７ １ Ｔ ）
第４ ０卷第 ８期
２１ ０ ２年 ８月
Ｃ ＮＡ Ｌ Ｔ Ｃ ＮＤＵＳ ＲＹ ｎＩ Ｐ ＡＳ Ｉ Ｓ Ｉ Ｔ
塑 料 工 业
・８ ・ ９
可膨胀石墨／ 聚磷酸铵协 同阻燃低密度聚乙烯 的性 能研 究 冰
葛 兰 兰 ，段宏基 ，康 海泉 ，唐 建华 ，张 卫勤 ，李 忠明 ’
０ １ ｏ ｆ３： ｆｒＥＧ ｎ ａ ｄ ＡＰＰ． Ｗ ｈ ｌ ｉｅ ＬＯＩ ｖ ｌ ｅ ｆ ＥＧ。 ｎ ａｕ ｓｏ ａ ｄ ＡＰＰ—ｉ ｅ ｆ ｌ ｄ ＬＤＰＥ ｗｅ ｅ ｏ ｌ ７％ ａ ％ ａ ｈ ａ ｌ ｒ ｎｙ ２ ｎｄ ２１ ｔｔ ｅ ｓ ｍｅ ｌ ａ ｉ ｇ， ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ｉｈ ｎ ｉａｅ ｔ ｔ ｈ ｄ ｏ ｄｎ ｅ ｐ ｃｉ ｅｙ ｗｈ ｃ ｉ ｄ ｃ ｔｄ ｈｅ ｗｏ ａ ｗｅ ｌ ｙ ｒ ｉｔ ｆａ ｒ ｔｒ ａ ｔ ｆｅ ｔ Ｔｈ ｓ ｎｅｇ ｓｉ ｌ ｓ ｎｅ ｇｓｉ ｌ ｍｅ ｅ ａ ｄ ｎ ｅｆｃ ． ｃ ｅ ｙ ｒ ｉｔ ｃ ｍｅ ｈ ｎｉｍ ｆＡＰＰ ａ ｄ ＥＧ ｎ ｓ ｌｄ ａ ａ ｈ ｓ ｓ ｉｆ ｒｅ ｙ ＴＧ ． Ｓ ｃ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｏｉ ｎｄ ｇ ｓｐ ａ ｅ ｗａ ｎ ｅ ｒ ｄ ｂ ＥＭ ｎ Ｉ ｔ ｓｓ ａ ｄ Ｆｒ Ｒ ｅ ｔ． Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： ＬＤＰＥ； Ｉ ｔ ｍｅ ｃ ｎ ａ ｔｒ ａ ｔ Ｅｘ ｎ ａ ｌ ａ ｈ ｔ Ａｍｍｏ ｉ ｍ ｌ ｐ ｏ ｐｈ ｔ ｎ ｕ ｓ ｅ ｔＦｌｍｅ Ｒｅａ ｄ ｎ ； ｐａ ｄ ｂ ｅ Ｇｒ ｐ ｉｅ； ｎ ｕ Ｐｏｙ ｈ ｓ ａｅ； Ｓ ｎ ｒ ｉｔ ｆｃ ｙ ｅ ｇｓｉ Ｅｆｅ ｔ ｃ
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和人们对安全性能的日益关注，织物材料的阻燃性能成为了重要的研究领域。
石墨烯基材料因其独特的物理和化学性质，在阻燃材料领域展现出巨大的应用潜力。
本篇论文旨在研究石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶在阻燃涤纶织物中的应用，通过构筑这种复合材料，以提高涤纶织物的阻燃性能。
二、材料与方法（一）材料准备本实验所需材料包括：石墨烯基材料、聚磷酸铵、涤纶织物以及其他辅助材料。
所有材料均需符合环保标准，并经过严格的质量控制。
（二）实验方法1. 制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶：通过化学气相沉积法或液相法合成石墨烯基材料，并与其与聚磷酸铵进行复合，制备出复合气凝胶。
2. 构筑复合气凝胶阻燃涤纶织物：将制备好的复合气凝胶涂覆于涤纶织物表面，通过热处理和固化过程，使气凝胶与织物紧密结合。
3. 性能测试：对处理后的涤纶织物进行阻燃性能测试、力学性能测试、热稳定性测试等。
三、实验结果与分析（一）复合气凝胶的制备与表征通过SEM、TEM等手段对制备的复合气凝胶进行表征，结果表明，石墨烯基材料与聚磷酸铵成功复合，形成了均匀、致密的气凝胶结构。
（二）阻燃性能分析1. 垂直燃烧测试：经过处理的涤纶织物在垂直燃烧测试中表现出优异的阻燃性能，无明火蔓延，且火焰熄灭迅速。
2. 烟密度及毒性测试：与未处理织物相比，处理后织物在燃烧过程中的烟密度和毒性明显降低。
3. 极限氧指数测试：处理后涤纶织物的极限氧指数有所提高，表明其更佳的阻燃性能。
（三）力学性能与热稳定性分析1. 力学性能测试：处理后的涤纶织物在保持良好阻燃性能的同时，其拉伸强度、撕裂强度等力学性能基本保持不变。
2. 热稳定性测试：通过热重分析（TGA）等手段，发现处理后的涤纶织物在高温下的热稳定性有所提高。
四、讨论与结论本实验成功构筑了石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物，并通过一系列实验验证了其优异的阻燃性能、力学性能和热稳定性。
新型磷氮协同类阻燃剂的制备及其在环氧树脂中 的应用与阻燃机理研究
新型磷氮协同类阻燃剂的制备及其在环氧树脂中的应用与阻燃机理研究的实际应用情况一、应用背景随着现代工业的不断发展，对于防火和阻燃性能要求越来越高。
环氧树脂作为一种重要的结构材料，在航空、航天、电子、电力等领域得到广泛应用。
然而，环氧树脂在高温下易燃且有毒烟雾释放，对人身安全和财产造成巨大威胁。
因此，开发新型高效的阻燃剂对于提高环氧树脂的阻燃性能至关重要。
近年来，新型磷氮协同类阻燃剂因其优异的综合性能受到了广泛关注。
通过将含有磷和氮元素的化合物引入环氧树脂体系中，可以显著提高其阻燃性能，并且具有低毒、低烟密度等优点。
二、新型磷氮协同类阻燃剂的制备新型磷氮协同类阻燃剂可以通过以下步骤进行制备：1.选择合适的含有磷和氮元素的化合物作为原料，如含有磷-氮键的化合物、含有磷-氧键的化合物等。
2.将选定的原料与适量的溶剂混合，并加入催化剂，进行反应。
反应条件包括温度、压力、反应时间等。
3.进行反应后，通过过滤、洗涤、干燥等工艺步骤得到目标产物。
4.对得到的新型磷氮协同类阻燃剂进行表征，包括结构分析、纯度检测等。
三、新型磷氮协同类阻燃剂在环氧树脂中的应用新型磷氮协同类阻燃剂在环氧树脂中的应用主要包括以下方面：1.环氧树脂复合材料：将新型阻燃剂与环氧树脂进行混合，并加入填充材料和增强材料，制备成环氧树脂复合材料。
这种复合材料具有优异的阻燃性能和机械性能，可以用于制备火车内饰板、飞机零部件等。
2.环氧树脂涂料：将新型阻燃剂与环氧树脂、溶剂等混合，制备成环氧树脂涂料。
这种涂料具有良好的阻燃性能和耐火性，可以用于建筑物和船舶等领域的防火涂料。
3.环氧树脂胶粘剂：将新型阻燃剂与环氧树脂、固化剂等混合，制备成环氧树脂胶粘剂。
这种胶粘剂具有优异的阻燃性能和粘接强度，可以用于电子元器件的封装和固定。
四、阻燃机理研究的实际应用情况对于新型磷氮协同类阻燃剂在环氧树脂中的阻燃机理进行深入研究是提高其应用效果的关键。
通过实验方法和理论模拟等手段，可以揭示其阻燃机理，并指导材料设计和应用开发。
可膨胀石墨改性环氧防火涂料的制备及性能研究
(CNPC Engineering Technology Research Co., Lid., Tianjin 300451, China)
Abstract: An epoxy fireproofing coating with good adhesion, chemical resistance and flame resistance is prepared using epoxy resin and polyamide curing agent as film-forming resin system, mica powder and titanium white as inorganic fillers, ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine as flame retardants. It is revealed that the addition of the expandable graphite can improve the fire resistance time and expansion height of the coatings.
Keywords：expansible graphite; epoxy resin; fireproofing; coatings
0 引言
钢结构与普通钢筋混凝土结构相比， 具有强度 高、重量轻、良好的抗震性及施工方便等优点。 然而， 钢结构本身的耐火性能较差，需对其进行必要的防火 保护。 目前，防火涂料已在石油石化管道及储罐、建筑 行业、舰船平台等设施的钢结构的防火保护中得到广 泛应 用[1]。 随着 国家 对 钢结 构 防 火 涂 料 的 要 求 日 益 严 格，防火涂料的研究、生产及应用受到了高度关注。
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》范文
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一摘要：本研究主要探讨石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶在阻燃涤纶织物中的应用。
通过制备该复合气凝胶，分析其结构特性及阻燃性能，并探究其在涤纶织物上的应用效果。
实验结果表明，该复合气凝胶能够有效提高涤纶织物的阻燃性能，为纺织品的防火安全提供新的解决方案。
一、引言随着人们对纺织品安全性能要求的提高，阻燃纺织品的需求日益增长。
石墨烯因其独特的物理化学性质在阻燃材料领域展现出巨大潜力。
聚磷酸铵作为一种常见的阻燃剂，其与石墨烯的复合应用为提高纺织品的阻燃性能提供了新的研究方向。
本研究旨在制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶，并探讨其在涤纶织物上的应用及其性能表现。
二、材料与方法1. 实验材料本实验所需材料包括石墨烯、聚磷酸铵、涤纶织物以及其他化学试剂。
2. 制备方法（1）制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶：采用溶胶-凝胶法，将石墨烯与聚磷酸铵混合，经过一定的化学反应和时间控制，形成气凝胶。
（2）复合气凝胶在涤纶织物上的应用：将制备好的气凝胶均匀涂覆于涤纶织物表面，经过干燥、固化等处理，得到阻燃涤纶织物。
3. 性能测试对制备的复合气凝胶及阻燃涤纶织物进行结构表征、热稳定性测试、极限氧指数测试等，以评估其性能。
三、结果与讨论1. 复合气凝胶的制备与结构特性通过溶胶-凝胶法成功制备了石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶。
该气凝胶具有三维网络结构，石墨烯片层与聚磷酸铵分子间形成了良好的相互作用，增强了气凝胶的结构稳定性。
2. 复合气凝胶的热稳定性分析热稳定性测试表明，复合气凝胶具有较高的热分解温度，显示出良好的热稳定性。
在高温下，气凝胶能够有效地延缓材料的热解过程，减少可燃性气体的生成。
3. 阻燃涤纶织物的性能表现（1）极限氧指数测试：经过气凝胶处理的涤纶织物极限氧指数明显提高，表明其阻燃性能得到显著增强。
（2）热稳定性测试：与未处理的涤纶织物相比，处理后的织物在高温下具有更好的热稳定性，不易燃烧。
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》范文
《石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑及其性能研究》篇一一、引言随着人们对纺织品安全性能要求的提高，阻燃涤纶织物在纺织工业中得到了广泛的应用。
石墨烯作为一种新型的二维材料，因其具有出色的导电性、热稳定性和阻燃性能，为织物阻燃提供了新的思路。
本篇论文主要探讨石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶阻燃涤纶织物的构筑方法及其性能研究。
二、材料与方法1. 材料（1）涤纶织物（2）石墨烯（3）聚磷酸铵（4）其他化学试剂和溶剂2. 方法（1）石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的制备（2）涤纶织物的处理和复合气凝胶的涂覆（3）性能测试方法三、石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的构筑本部分详细介绍石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶的制备过程。
首先，通过化学或物理方法制备出高质量的石墨烯；然后，将聚磷酸铵与石墨烯进行复合，形成气凝胶结构。
此过程中，需控制反应条件，如温度、压力、反应时间等，以保证气凝胶的结构和性能。
四、涤纶织物的处理及复合气凝胶的涂覆本部分主要介绍涤纶织物的预处理过程以及复合气凝胶的涂覆方法。
首先，对涤纶织物进行清洗和预处理，以提高其表面的亲水性和附着力；然后，将制备好的石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶涂覆在涤纶织物上，形成阻燃层。
五、性能研究1. 阻燃性能测试通过垂直法、45度角法等测试方法，对处理后的涤纶织物的阻燃性能进行测试。
测试结果表明确实提高了涤纶织物的阻燃性能。
2. 热稳定性分析通过热重分析（TGA）等方法，对石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶及涂覆后的涤纶织物进行热稳定性分析。
结果表明，复合气凝胶具有较高的热稳定性，能有效提高涤纶织物的热稳定性。
3. 机械性能测试对处理前后的涤纶织物进行拉伸、弯曲等机械性能测试，以评估复合气凝胶对涤纶织物机械性能的影响。
结果表明，适当的涂覆处理对涤纶织物的机械性能影响较小。
4. 其他性能测试还可对处理后的涤纶织物进行其他性能测试，如抗紫外线、抗老化等性能测试，以全面评估其性能。
六、结论本论文通过制备石墨烯基聚磷酸铵复合气凝胶，并将其涂覆在涤纶织物上，成功构筑了具有优异阻燃性能的涤纶织物。
聚磷酸铵复合体系对环氧树脂的阻燃性能研究
聚磷酸铵复合体系对环氧树脂的阻燃性能研究王艺霏;冯婷;李亚;陈德会;陈超;班大明【摘要】通过以聚苯氧基磷酸联苯二酚酯(PBPP)阻燃剂和聚苯氧基磷酸联苯二酚酯(PBPP)/聚磷酸铵(APP)复合阻燃剂分别混合石墨烯对环氧树脂(EP)进行阻燃改性对比研究.通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、力学性能、热失重(TGA)等方法研究单一阻燃剂和复合阻燃剂对环氧树脂(EP)阻燃性能的影响.结果表明,PB-PP/APP-EP体系比PBPP-EP体系的效果更好,复合阻燃剂效果比单一阻燃剂PBPP 阻燃效果好.【期刊名称】《贵州师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(037)005【总页数】4页(P66-69)【关键词】聚苯氧基磷酸联苯二酚酯;聚磷酸胺;石墨烯;环氧树脂;阻燃效果【作者】王艺霏;冯婷;李亚;陈德会;陈超;班大明【作者单位】贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州贵阳550025;贵州师范大学化学与材料科学学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TB3320 引言随着时代的发展，高分子材料不断被应用于各个领域，在给人们生产和生活带来利益的同时，也潜在着各种安全和环境问题。
为减少火灾的发生，世界各国都在致力于研究各类阻燃材料，研发高效、低烟、低毒、无卤的阻燃剂。
在众多的阻燃剂中，磷系阻燃剂独占鳌头。
磷系阻燃剂主要是形成隔离膜来达到阻燃效果[1-2]，磷系阻燃剂在燃烧时可提高材料的成炭量，具有较好的阻燃效果[3-4]。
环氧树脂是一类力学性能高、热固性好的高分子合成树脂。
近年来被广泛应用于化工、电子工业、交通运输、国防建设等各个领域[5]。
但是，一般环氧树脂的极限氧指数为22.6%[6-8]，由于自身的易燃性，在使用时需要对其进行阻燃处理以满足不同使用环境的需求，通常加入各类阻燃剂使其更加稳定[9]。
聚磷酸铵ZIF-67协效阻燃环氧树脂研究
ꎮ 反应型阻燃环氧树
有机框架结构 ＺＩＦ￣６７ꎬ 将其与聚磷酸铵复配阻燃环氧
作工艺简单、 相对价格低廉ꎮ 其中聚磷酸铵 ( ＡＰＰ)
通过阻燃性能测试ꎬ 锥形量热等方法对复合材料的燃
燃剂和反应型阻燃环氧树脂
[６－７]
脂ꎬ 工艺复杂、 价格高昂ꎮ 添加型阻燃环氧树脂ꎬ 操
开放科学 ( 资源服务) 标识码 ( ＯＳＩＤ) :
ｄｏｉ: １０ ３９６９ / ｊ ｉｓｓｎ １００５－５７７０ ２０２０ ０９ ０２９
Ｔｈｅ Ｆｌａｍｅ Ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｎｄ ＺＩＦ￣６７ ｏｎ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ
ＬＩＮ Ｘｉａｏ￣ｚｈａｎｇꎬ ＪＩＮ Ｊｉｎｇꎬ ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ￣ｘｉｎꎬ ＳＨＡＯ Ｚｈｕ￣ｂａｏꎬ ＴＡＮＧ Ｚｕｏ￣ｃｈｅｎｇ
环氧树脂 ( ＥＰ) 是一类重要的热固性树脂ꎬ 具
酸铵阻燃体 系 [１１－１２] ꎬ 然 而 金 属 盐 由 于 自 身 易 吸 潮、
ꎮ 然而
不开发新型的金属体系ꎮ 近年来ꎬ 金属有机框架结构
有良好的力学性能、 电性能和黏结性能ꎬ 广泛应用于
电子电器、 黏合剂和复合材料制备等领域
[１－３]
环氧树脂极易燃烧ꎬ 并伴随着大量有毒有害气体的释
( Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｕｓｕａｌｌｙ ｓｕｆｆｅｒｅｄ ｆｒｏｍ ｌｏｗ ｆｌａｍｅ￣ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｌｏａｄｉｎｇ ｗｈｅｎ ａｍｍｏｎｉｕｍ
可膨胀石墨协同阻燃的研究进展
暴露在火焰中，从而具有较好的阻燃性能。ＥＧ比ＩＦＲ膨胀
温度低，属于物理膨胀型阻燃剂。韩志东Ｅ１１］认为，物理膨胀
型阻燃剂与被阻燃聚合物之间几乎不发生化学作用；而在化
学膨胀型阻燃体系中，聚合物往往参与了交联、炭化反应过
程，并构成膨胀炭层，因此化学膨胀型阻燃剂需要与被阻燃
聚合物的热性能相匹配。ＥＧ／ｌＦＲ复合使用无疑会给膨胀型
韩志东等的研究表明ＥＧ与ＡＰＰ之间存在明显的协同 阻燃作用［１引。３０份ＥＧ／５份ＡＰＰ阻燃聚乙烯（ＰＥ），其氧指 数为２８．４，与单独采用６０份ＥＧ时的氧指数结果相当；ＡＰＰ 插层ＥＧ因其２种组分的协同阻燃效应，阻燃性能较好。 ＡＰＰ的降解产物促进了膨胀石墨之间的粘结性，形成的炭层 孔洞较少，小孔均匀，孔壁较厚，增强了炭层的致密性、稳定 性。单独使用ＡＰＰ时，阻燃体系虽具有较高的初始热失重 温度，但热降解失重速率高、残炭率很低；而ＥＧ／ＡＰＰ协同阻 燃ＰＥ体系的残炭量增加，最大热失重速率大幅度降低，热稳 定性增强。ＥＧ与ＡＰＰ之间的协同效应是物理协效，不发生 化学反应，ＥＧ／ＡＰＰ协同阻燃ＰＥ并没有促进体系的成炭，但 膨胀与阻燃机理是相关的。ＥＧ受热膨胀过程中，因层间硫 酸的存在发生了氧化还原反应，产生了大量的ＣＯｚ气体，使 ＥＧ自身发生膨胀，也导致少量ＰＥ降解过程中形成了含羧 基的有机化合物。正是由于这种热氧化降解的产生，才使具 有凝聚相催化成炭作用的ＡＰＰ发挥了化学膨胀阻燃作 用ｍ］，在反应后期促进了成炭脱水及炭层石墨化过程，从而 与ＥＬ；协同阻燃。 １．２其他含磷化合物协同ＥＧ阻燃
四川大学、哈尔滨理工大学相关课题组对ＡＰＰ与ＥＧ的 协同阻燃机理进行了较深人的研究？蔡晓霞等口５’使用ＡＰＰ 与ＥＧ协同阻燃乙烯一醋酸乙烯酯共聚物（ＥＶＡ），当ＡＰＰ／ ＥＧ的质量比为４４：１６时体系具有最佳的阻燃效果。实验 结果显示，ＥＧ在２００℃左右即开始膨胀，而ＥＶＡ在３４０℃左 右才开始发生脱醋酸乙烯酯的分解反应。燃烧前期，主要是 ＥＧ在凝聚相发挥阻燃作用。膨胀的炭层能够有效地延缓热 量、氧气以及可燃气体的传递。而燃烧中后期，主要是ＡＰＰ 在凝聚相以及气相发挥阻燃作用。在３５０～４５０℃，ＡＰＰ发 生了剧烈的分解，生成了挥发性的ＰＯ·、Ｐ０２·等自由基以 及ＮＨ。、Ｈ：Ｏ等不燃性气体，它们在气相中可以起到捕捉自 由基和稀释可燃性气体的作用。体系在４５０～６００℃发生了 剧烈的化学反应，生成的多聚磷酸和磷酸类化合物促使 ＥＶＡ体系大量酯化、脱水、炭化，ＥＶＡ主体碳骨架迅速分解， 并发生交联成炭，在蠕虫状的膨胀石墨之间形成更致密的炭 层，起到了良好的隔热、隔质作用，从而使体系具有良好的阻 燃效果。
[40]可膨胀石墨在膨胀阻燃体系中协同阻燃作用的研究
![[40]可膨胀石墨在膨胀阻燃体系中协同阻燃作用的研究](https://img.taocdn.com/s3/m/d34480cada38376baf1fae2e.png)
第11卷 第2期2006年4月哈尔滨理工大学学报JOURNAL HARB I N UN I V .SC I .&TECH.Vol 111No 12 Ap r .,2006可膨胀石墨在膨胀阻燃体系中协同阻燃作用的研究闫爱华, 韩志东, 吴 泽, 张显友(哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040)摘 要:采用氧指数(LO I )、扫描电镜(SE M )、热重分析(TG )等技术手段对可膨胀石墨(EG )与膨胀型阻燃剂(I FR )协同阻燃线性低密度聚乙烯(LLDPE )体系进行了研究.结果表明,EG 与I FR 复配,体系氧指数明显提高,其热稳定性增强,热降解速率降低,残炭率提高,燃烧炭层连续致密,EG 与I FR 具有很好的协同阻燃作用.热分析及扫描电镜结果证明,EG 与I FR 的协同阻燃作用机理的关键在于凝聚相成炭.关键词:EG;I FR;聚乙烯;协同作用中图分类号:T Q127.1文献标识码:A 文章编号:1007-2683(2006)02-0035-04S tudy on Syne rgisti c Effect of Expandabl e Graphite i nI ntum e scent Fl am e Re ta rdant Po l ye thyl eneYAN A i 2hua, HAN Zh i 2dong, WU Ze, ZHAN G X ian 2you(Materias Science &Engineering College,Harbin Univ .Sci .Tech .,Harbin 150040,China )Abstract:The fla me retardant synergis m of expandable graphite (EG )and intumescent fla me retardant (I FR )in linear l o w density polyethylene (LLDPE )was investigated by means of li m iting oxygen index (LO I ),scanning electr on m icr oscopy (SE M )and ther mogravi m etric analysis (TG ).The results revealed good synergis m bet w een EG and I FR which greatly i m p r oved LO Is and ther mal stability of the syste m and enhanced the f or mati on of compact char layer,leading t o l ower ther mal degradati on rate and more residue left .It was confir med by TG and SE M that the fla me retardant synergistic mechanis m of EG and I FR mainly lies in the condensed phase .Key words:EG;I FR;polyethylene;synergistic effect收稿日期:2005-07-11作者简介:闫爱华(1981-),女,哈尔滨理工大学硕士研究生. 聚乙烯具有很多优异的性能.但由于氧指数低,易燃,且燃烧时产生大量的热,极易传播火焰,因而,聚乙烯的阻燃研究就显得尤为重要[1].目前阻燃材料呈低烟、低毒或无毒、无卤化的发展趋势,膨胀型阻燃剂(I FR )被认为是实现阻燃剂无卤化的很有希望的途径之一,现已成为20世纪90年代阻燃剂开发和应用最为活跃的领域[2-3].通过不同组分之间的化学作用,形成膨胀炭层,是I FR 的阻燃机理.膨胀炭层作为一种物理屏障,抑制了燃烧时热和氧的扩散,促进了凝聚相的交联成炭,从而阻止材料热解成挥发性燃烧产物[4].但当I FR 阻燃剂用于潮湿环境、海洋气候、露天环境等场所进行防火保护时,因其耐候性、盐析性、水溶解性等特性,其应用受到限制[5].解决以上问题成为膨胀阻燃技术研究的重要课题.最近,可膨胀石墨(EG )作为一种膨胀型无卤阻燃剂受到了广泛的关注,可膨胀石墨是利用石墨能形成层间化合物的特性,由天然鳞片石墨经化学处理,使其形成某种特殊的层间化合物.可膨胀石墨在高温下体积可膨胀数百倍,且膨胀产物有极佳的抗氧化性和耐高温性,可作为膨胀阻燃剂使用[6-7].EG 具有低烟、无毒、无卤等特点,与I FR 阻燃剂相比,表现出较高的体积膨胀倍率,而且其使用不受环境限制.已有的一些专利和文献报道了EG 在阻燃领域的应用研究.但有关EG 与I FR 的协同阻燃作用的研究,特别是膨胀阻燃聚烯烃的研究,相对很少[8-10].本文通过EG 、I FR 以及EG/I FR 阻燃聚乙烯的阻燃性能及热降解行为的研究,探讨了EG/I FR 对PE 的阻燃机理.1 实验部分111 原料聚乙烯(LLDPE ),7540,大庆石化公司;可膨胀石墨,300μm ,青岛天和石墨有限公司;聚磷酸铵,潍坊杜得利化学工业有限公司;季戊四醇,天津南开化工厂;三聚氰胺,上海山浦化工有限公司.112 主要设备及仪器开放式混炼机,沪南橡胶机械配件厂;平板硫化机,上海市第一橡胶机械厂.113 样品制备将聚乙烯在双辊上熔化塑炼,将混合均匀的阻燃剂加到已经熔融的聚乙烯中,混炼充分后,将材料从辊上取下.将混炼后的样品在平板硫化机上,于140℃、10MPa 下压制成所需厚度的片状材料.将材料取出,制成所需形状的样品,待测.114 分析表征方法1)氧指数测试按照G B /T 2406-1993在江苏江宁县分析仪器厂生产的HC -2上进行.2)热重分析用美国Perkin El m er 公司生产的Pyris6型热重分析仪,高纯氮气保护,气流速度为20mL /m in,升温速率为20℃/m in,样品10～15mg 左右,温度范围50～600℃.3)扫描电镜用菲利普公司生产的Siri on 20热场发射扫描电子显微镜,分析燃烧后表面炭层的形貌结构.2 结果与讨论211 氧指数试验研究以氧指数为阻燃性能的评价手段,分别研究了EG 、I FR 阻燃剂用量对体系氧指数的影响.同时,在EG 用量固定不变的条件下,逐步增加I FR 的用量,研究二者的协同阻燃作用,阻燃体系的组成在表1中列出,氧指数比较结果如图1所示.表1 EG /I FR 协同阻燃PE 及EG 阻燃PE 体系组成体系阻燃剂阻燃剂用量/份I FR 阻燃PE I FR 30-40-50-60EG 阻燃PE EG 30-40-50-60EG/I FR 协同EG 30303030303030阻燃PEI FR-51015202530随着阻燃剂用量的增加,不同阻燃体系的氧指数呈现出不同的增加趋势.由于EG 主要依靠自身在高温时体积膨胀形成的膨胀绝热层而发挥阻燃作用,其作用随着EG 用量的增加而增加,因此氧指数表现出线性增长的趋势;而对于IFR 阻燃体系,其氧指数明显低于相同阻燃剂用量的EG 阻燃体系,表明IFR 对聚乙烯的阻燃效果较为有限,这与许多文献的实验结果相一致;而采用EG /IFR 协同阻燃体系的氧指数明显高于以上两个体系,仅添加5份IFR 协同阻燃30份EG 的EG /IFR 协同阻燃体系的氧指数就高达2918%,甚至高于单独添加60份EG 时体系的氧指数,更明显优于单独使用IFR 的阻燃体系,表现出良好的协同阻燃作用.此外,从图1还可以看出,在I FR 用量超过20份时,体系氧指数的增加幅度减小,阻燃性能增加不大,表明EG 与I FR 存在最佳协同比例,在最佳协同比例下,阻燃体系的阻燃效果最明显.212 热分析试验研究为进一步了解EG/I FR 的阻燃机理,对EG/I FR 对聚乙烯热降解的影响进行了分析,结果如图2和图3所示,热分析数据结果在表2中列出.63哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报 第11卷 表2 EG、I FR、EG/I FR阻燃PE的热分析数据样品EG用量/份I FR用量/份T35/(℃)T33max/(℃)R333max/(℃)550℃残炭量/(%)150-36747611172811 23020337486112623163-5027550021041516T35:热失重5%时的温度;T33max:最大热失重相应的温度;I FR,differntrati o,DTGR333max:最大热失重速率.由图2和表2可以看出,EG/I FR阻燃体系的初始热失重温度(T53)低于单独使用EG的阻燃体系,其原因在于I FR初始热分解温度较低所引起的[11].同时由图2可看出,EG、EG/I FR、I FR体系的残炭率是依次降低的.尽管在EG/I FR体系中使用了较多的I FR,但其550℃的残炭量远高于I FR阻燃体系,与EG 阻燃体系接近,说明EG/I FR体系仍能够良好地稳定体系的成炭,这与二者的协同阻燃作用是分不开的,由于形成了良好的膨胀绝热炭层,因此能够有效降低聚合物的热降解速率,发挥良好的隔热、隔氧作用,对阻燃性能的提高起到了关键作用.由图3可以看出,EG、EG/I FR、I FR3种体系的最大热失重速率依次增大,最大热失重温度依次升高.I FR体系较另两种体系的热降解速率大得多,且分解较完全,残炭率低,热稳定性不好.EG和EG/ I FR体系比较,EG/I FR体系具有更高的热分解温度.这是因为EG和I FR在不同的阶段发挥作用,如前所述,从而形成了隔热性能更好的膨胀炭层,热稳定性增强,协同阻燃效果明显.同时,从图3中可以看到EG/I FR和I FR曲线上在250℃左右有一个失重峰,这正对应了I FR的前期分解.由于体系热重曲线变化不大,说明EG与I FR之间是物理协效,不发生化学反应.213 扫描电镜试验研究EG主要靠自身体积膨胀,形成的膨胀绝热层来延缓或抑制聚合物的燃烧,是典型的凝聚相阻燃机理.为进一步探讨EG/I FR的阻燃机理,对EG、I FR、EG/I FR阻燃聚乙烯成炭的表面结构进行了扫描电镜分析,结果分别如图4～图6所示.膨胀石墨表现为蠕虫形状和疏松多孔,如图4所示.I FR受热分解在热降解早期也可以形成膨胀炭层,但其膨胀体积远低于可膨胀石墨,如图5所73第2期闫爱华等:可膨胀石墨在膨胀阻燃体系中协同阻燃作用的研究示.I FR 阻燃剂的早期降解,有效弥补了EG 膨胀蠕虫之间的孔洞,将有利于与EG 形成多层、致密、稳定的膨胀炭层,这一点可以由图6得到证实.EG/I FR 阻燃聚乙烯体系热降解后,形成了膨胀石墨嵌入I FR 炭层之间的嵌合炭层结构,有效提高了膨胀石墨之间的紧密性,弥补了膨胀石墨炭层之间的孔洞,对于提高炭层的致密性发挥了重要作用,使得炭层的厚度增加,膨胀性增强,有效保护了基体,阻止其降解,使其残炭率增加,阻燃性提高.由此可见,EG/I FR 的协同阻燃作用机理仍在于凝聚相,两种膨胀阻燃机理(化学膨胀和物理膨胀)的协同是二者协同阻燃机理的关键.3 结 语综上所述,氧指数实验结果证明了EG 与I FR 具有很好的协同阻燃作用,在阻燃剂用量仅为35份(质量分数为25%左右)时,就可获得氧指数为2918%的阻燃材料,具有难燃特性,这对于解决由于无机阻燃剂添加量较大而导致的力学性能、加工性能严重恶化的问题,提供了一个良好的途径.热分析和扫描电镜的结果表明,EG/I FR 的协同阻燃作用主要在于形成了隔热性能更好、更加连续致密的膨胀炭层,能够有效保护聚合物,延缓聚合物热降解.因此,EG/I FR 阻燃体系表现出较高的最大热降解温度、较低的最大热失重速率、较好的成炭.同时,由热重曲线和扫描电镜可以看出,EG 和I FR 的协同阻燃作用以物理协效阻燃为主,两种阻燃剂不发生化学作用.参考文献:[1] 王苏娜,刘广建.聚乙烯阻燃改性研究进展[J ].塑料,2002(4):64-68.[2] 欧育湘.阻燃剂—制造,性能及应用[M ].北京:兵器工业出版社,1997.[3] 杨永芳,刘敏江,田立斌.聚乙烯/石墨阻燃复合材料的研究[J ].中国塑料,2003(2):43-45.[4] CH I U S H,WANG W K .Dyna m ic Flame Retardancy of Polyp r opylene Filled with Ammonium Polyphos phate,Pentaerythrit ol and Mela m ine Addi 2tives[J ].Poly mer,1998,39(10):1951-1955.[5] 张泽江.可膨胀石墨在阻燃材料中的应用与发展[J ].消防技术与产品信息,2001(4):21-23.[6] 张 龙,王建祺.新型无卤可膨胀石墨防火涂料[J ].北京理工大学学报,2001,21(5):649-652.[7] MODESTIM,LORENZETTIA,SI M I O N I F,CAM I N O G .Expandable Graphite as an I ntumescent Fla me Retardant in Polyis ocyanurate 2polyure 2thane Foa m s[J ].Poly mer Degradati on and Stability,2002,77:195-202.[8] X I E Rong 2cai,QU Bao 2jun .Synergistic e .ects of Expandable Graphite with Some Hal ogen 2free Flame Retardants in Polyolefin B lends[J ].Poly merDegradati on and Stability,2001,71:375-380.[9] CH I U S H,WANG W K .The Dynam ic Flammability and Toxicity of Magnesium Hydr oxide Filled I ntumescent Fire Retardant Poly 2p r opylene[J ].J App l poly m Sci,1998,67:989-993.[10] S OPH I E D,M I CHEL L B.Ther mal Degradati on of Polyurethane and Polyurethane /Expandable Graphite Coatings[J ].Poly mer Degradati on andStability,2001,74:493-499.[11] 欧育湘.实用阻燃技术[M ].北京:化学工业出版社,2002.(编辑:董 晶)83哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报 第11卷 。
可膨胀石墨协同阻燃的研究进展
可膨胀石墨协同阻燃的研究进展
寇波;谈玲华;杭祖圣
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2010(024)009
【摘要】可膨胀石墨(EG)是一种良好的环保型阻燃剂,但单独使用时阻燃能力仍显不足,利用阻燃剂之间的协同阻燃作用能够大幅提高EG的阻燃效果.根据与EG起协同作用的阻燃剂的种类不同,把EG的协同阻燃分为磷系协同阻燃体系、膨胀型阻燃剂(IFR)协同阻燃体系、氢氧化镁协同阻燃体系以及其他阻燃剂协同阻燃体系4类,介绍了不同协同阻燃体系的阻燃性能和阻燃机理的研究进展,并展望了EG协同阻燃的发展趋势和应用前景.
【总页数】5页(P84-88)
【作者】寇波;谈玲华;杭祖圣
【作者单位】南京工程学院材料工程学院,南京,211167;南京工程学院材料工程学院,南京,211167;南京理工大学化工学院,南京,210094;南京工程学院材料工程学院,南京,211167;南京理工大学化工学院,南京,210094
【正文语种】中文
【中图分类】TB3
【相关文献】
1.可膨胀石墨/聚磷酸铵协同阻燃低密度聚乙烯的性能研究 [J], 葛兰兰;段宏基;康海泉;唐建华;张卫勤;李忠明
2.可膨胀石墨在膨胀阻燃体系中协同阻燃作用的研究 [J], 闫爱华;韩志东;吴泽;张显友
3.可膨胀石墨/磷酸三氯乙酯协同阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的研究 [J], 刘超;金星龙;田政雪;田恒华
4.可膨胀石墨与聚磷酸铵对木粉/聚丙烯复合材料的协同阻燃作用 [J], 宋永明;王清文;龚丽;李春桃
5.磷-氮多元醇浸渍可膨胀石墨协同增强硬质聚氨酯泡沫的隔热及阻燃性能 [J], 李齐敏;王靖宇;陈腊梅;郝建薇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
新型磷氮协同类阻燃剂的制备及其在环氧树脂中 的应用与阻燃机理研究
新型磷氮协同类阻燃剂的制备及其在环氧树脂中的应用与阻燃机理研究磷氮协同类阻燃剂是一类具有磷氮相邻协同效应的高效阻燃剂，广泛用于塑料、橡胶、涂料、胶粘剂等材料的阻燃领域。
本文将重点介绍新型磷氮协同类阻燃剂的制备方法、在环氧树脂中的应用以及相关的阻燃机理研究。
一、新型磷氮协同类阻燃剂的制备方法:目前，制备磷氮协同类阻燃剂的方法主要有化学合成法和物理混合法两种。
1. 化学合成法：化学合成法是通过合成具有含磷和氮元素的有机分子，并通过特定的反应途径，将其转化为磷氮协同类阻燃剂。
例如，可以通过叠氮化反应将含磷和氮元素的芳香化合物转化为相应的磷氮协同类阻燃剂。
2. 物理混合法：物理混合法是将已经存在的含磷阻燃剂与氮化物或氮磷共掺杂物通过物理混合方法混合，形成磷氮协同类阻燃剂。
例如，可以将磷氮共添加到载体材料中，然后与环氧树脂进行物理混合。
二、新型磷氮协同类阻燃剂在环氧树脂中的应用：环氧树脂是一种重要的高分子材料，广泛应用于电子电器、航天航空、建筑等领域。
磷氮协同类阻燃剂在环氧树脂中的应用主要有以下几个方面：1. 通过物理混合将磷氮协同类阻燃剂添加到环氧树脂中，可以显著提高环氧树脂的阻燃性能，提高其抗火性能，降低其燃烧速率和火焰滴落。
2. 磷氮协同类阻燃剂可以提供独特的阻燃机制，通过吸热、生成非燃产品等方式阻止火焰的蔓延和扩大，从而有效减缓环氧树脂的燃烧速率。
3. 在环氧树脂中添加磷氮协同类阻燃剂，还可以提高环氧树脂材料的绝缘性能、热稳定性和机械性能等。
三、新型磷氮协同类阻燃剂的阻燃机理研究：磷氮协同类阻燃剂的阻燃机理主要包括物理隔离、吸热、气相官能团和减少燃烧物质等多种机制。
1. 物理隔离：磷氮协同类阻燃剂能够通过分散在基体中形成的层状结构，形成阻挡热量和质量传递的屏障，防止火焰和氧气与基体物质的直接接触。
2. 吸热效应：磷氮协同类阻燃剂能够在燃烧过程中吸收大量热量，使温度下降，减少燃烧速率和火焰的扩散。
3. 气相官能团效应：磷氮协同类阻燃剂在燃烧过程中释放出大量含氮化合物，这些含氮化合物在气相中能与痕量氧气反应，减少燃烧物上的活性官能团，降低反应活性，减弱火焰的蔓延。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
34河南科技２０１０ . １下科技动态与观察近年来，环氧树脂被广泛应用于半导体、集成电路等电子电器封装材料方面。
由于环氧树脂的极限氧指数(LOI)只有19.8，属于易燃物质[1]。
所以如何提高环氧树脂的阻燃性能，使之更好地满足日益广泛的高技术应用领域已引起国内外研究者的广泛关注。
目前阻燃材料呈低烟、少毒、无卤化的发展趋势。
可膨胀石墨(EG)是近年来出现的一种新型无卤膨胀型阻燃剂。
可膨胀石墨资源丰富，制造简单，价格低廉，无毒、低烟，已成为当前膨胀型阻燃剂研究的热点[2]。
可膨胀石墨在高温下体积可膨胀数百倍，且膨胀产物有极佳的抗氧化性和耐高温性，因而可作为膨胀阻燃剂使用。
由于其高效的阻燃效果，已经在热固性塑料中得到了很好的应用，一些专利文献报道了单独使用EG就可以有效地改善聚氨酯弹性体、聚氨酯泡沫、聚氨酯涂料的阻燃性能[3～5]。
同时，也有不少专利文献报道了EG与红磷,氢氧化镁等阻燃剂协同使用可以明显地改善热塑性树脂的阻燃效果[6]，但单独将EG加入到热塑性塑料中阻燃效果提高却并不明显[7]。
APP是传统膨胀型阻燃剂，单独使用阻燃效果也不理想，经常与其他无卤阻燃剂配合使用[8～11]，而可膨胀石墨正式一种很好的协同阻燃剂。
本文主要是利用可膨胀石墨的膨胀特性与APP的分解特性，研究EG/APP对EP的协同阻燃作用及阻燃机理。
1 实验部分1.1 原料环氧树脂（E-44）：兰州蓝星树脂有限责任公司；可膨胀石墨：青岛百川石墨有限公司；固化剂（低分子量聚酰胺650）：江西省西南化工有限公司；聚磷酸铵（APP），平均聚合度>10000，磷含量31.96%，公安部四川消防研究所。
可膨胀石墨/聚磷酸铵协同阻燃环氧树脂的性能研究彭俊林 付永胜 汪则灵 古曲西南交通大学环境科学与工程学院摘 要 本文进行了可膨胀石墨（EG）/聚磷酸铵（APP）协同阻燃环氧树脂的研究。
采用极限氧指数（LOI）、热重分析（TG）和扫描电镜（SEM）等技术手段对EG/APP阻燃环氧树脂体系进行表征。
结果表明，加入APP后，体系氧指数明显提高，热降解速率降低，热稳定性增强。
说明EG/APP发挥了协同阻燃作用，形成了致密稳定的膨胀炭层。
关键词 膨胀石墨；聚磷酸铵；协同阻燃；环氧树脂1.2 主要设备和仪器氧指数测定仪，HC900-2型，南京上元分析仪器有限公司；热重分析仪：Pyris6型，美国Perkin Elmer 公司；扫描电子显微镜：JSM-5900LV，日本JEOL公司。
1.3 阻燃环氧树脂的制备具体实验步骤如下：（1）准确称量原料，将阻燃剂按比例混合均匀；（2）将称好的环氧树脂放入70℃水浴中加热，使其具有良好的流动性；（3）将阻燃剂加入到环氧树脂中，充分搅拌使其混合均匀；（4）将预先准备好的固化剂倒入混合液中，充分搅拌混合均匀后，迅速倒入模具中，室温下固化48h；（5）待混合物固化完全后，从模具上取下，制成所需形状及尺寸的样品。
1.4 性能测试方法1.4.1 氧指数分析 氧指数测试按照G B /T 2406-1993执行；1.4.2 热重分析 高纯氮保护，气流速度20mL/min，升温速率10℃/min，样品重10～15mg，温度范围30～700℃。
1.4.3 扫描电镜 观察膨胀炭层的表面结构。
2 结果与讨论2.1 极限氧指数（LOI/%）为考察EG与APP的协同阻燃作用，本文对不同体系的阻燃环氧树脂样品的阻燃性能进行了氧指数测试。
相关实验数据见表1和图1。
35河南科技２０１０ . １下表1 阻燃环氧树脂体系体系阻燃剂阻燃剂用量/phr EG阻燃EPEG 57.51012.515EG/APP协同阻燃EPEG 57.57.57.57.5APP——2.557.5图1 阻燃剂用量对体系氧指数的影响由图1可看出，与EG阻燃EP相比，在相同阻燃剂用量下，EG/APP协同阻燃EP体系有更高的氧指数。
说明APP的加入可以有效地提高体系的氧指数。
对于EG/APP协同阻燃EP体系，在EG用量为7.5phr，APP用量为2.5phr时，体系总的阻燃剂用量为10phr，其氧指数达到31.2%，与EG单独阻燃EP体系，在EG用量为15phr时相当。
由此可见，EG能和APP发生协同阻燃作用，使阻燃性能明显改善。
此外，从图1还可以看出，EG与APP存在最佳协同比例。
当APP/EG比例超过1/1.5后，体系氧指数变化不大。
2.2 热重分析（TG）本文对EG/APP协同阻燃EP的热降解行为进行了分析，分析数据见表2和图2。
表2 EG、EG/APP阻燃EP的热分析数据样品编号EG用量/phr APP用量/phr T5/℃650℃残炭量/%112.5—255 6.1527.5527814.52T5：热失重5%时的温度。
图2 EG、EG/APP阻燃EP的TG曲线由表2和图2可以看出，当阻燃剂的总添加量不变时，EG/APP协同阻燃体系的初始热失重温度（T5）较之EG单独阻燃EP体系有所升高，表明APP的加入起到了延缓体系热降解的作用。
主要原因在于EG的热稳定性较低，在220℃就开始膨胀，而EG单独使用时，膨胀形成的炭层吸附能力不强，在燃烧的时候有炭层脱落的情况产生。
而在EG/APP协同阻燃体系中， APP在260℃左右开始分解，形成粘度很大的物质（如焦磷酸等），对可膨胀石墨的膨胀炭层能够起到很好的粘结作用，有效的增加了炭层的致密度、均匀度和吸附能力。
所以，加入一定量的APP，有利于提高整个体系的热稳定性。
同时，由于APP的加入，在很大程度上提高了膨胀炭层的粘着度，因此，体系在热降解结束时残炭量也有较大幅度的提高。
从图中我们也可以看出，体系的热重曲线趋势没有发生根本性变化，说明EG与APP之间是物理协同效应，没有发生化学反应。
2.3 扫描电镜（SEM）研究表明，EG主要靠受热膨胀所形成的炭层来隔热、隔氧，以延缓或抑制体系的燃烧，是典型的凝聚相阻燃机理。
为进一步探讨EG/APP的协同阻燃机理，本文对EG/APP协同阻燃EP的炭层的表面结构进行了扫面电镜分析，并与EG单独阻燃EP形成的炭层进行了比较。
SEM照片见图3、图4（×500倍）。
图3 EG阻燃EP的表面炭层结构科技动态与观察图4 EG/APP阻燃EP的表面炭层结构从图3、图4中可以看出，EG单独阻燃EP时，形成的炭层疏松多孔，而EG/APP协同阻燃体系中，形成了较为致密的炭层，且孔隙少，连接紧密，炭层厚实。
因此，具有更好的隔热、隔氧作用，能够有效地提高体系的阻燃性能。
3 结论（1）氧指数分析表明EG/APP协同阻燃体系能够有效地提高EP的极限氧指数。
当APP用量为2.5phr，体系总的阻燃剂用量为10phr时，其氧指数为31.2%，与EG单独阻燃EP，用量15phr时效果相当。
（2）热重分析表明，EG/APP协同阻燃EP能够有效地提高体系的初始热失重温度，且在热分解结束时残炭量有明显的提升。
（3）扫描电镜分析表明，EG/APP协同阻燃EP体系形成了致密、稳定的炭层，具有较好的阻燃性能。
说明EG/APP之间具有很好的协同阻燃作用，它们之间是物理协效，不发生化学反应。
参考文献[1] Hamerton I. Rapara review report 91[R]. Shrewbury: Ra-pra Technology Ltd, 1996.[2] 石虎，胡源，赵华伟. 可膨胀石墨的合成及其阻燃应用[J]. 阻燃材料与技术，2002，(3)：6-15[3] Modestia M, Lorenzettia A, Simioni F, etal. Polym Degrad Stab, 2002, 77: 195[4] Lei S, Li Z M, Yang M B, etal. Polym-Plast Tech Eng, 2005,44: 1323[5] Duquesne S, Michel L B, Bourbigot S, etal. Fire Mater, 2003,27 (3): 103[6] Xie R C, Qu B J. Polym Degrad Stab, 2001, 71: 375[7] Fukuda T, Nakatani K, Suzuki J, etal. JP, 06025476 1994[8] 张龙，王建祺. 新型无卤可膨胀石墨防火涂料[J].北京理工大学学报，2001，21(5)：649-652[9] 杨永芳，刘敏江，田立斌. 聚乙烯/石墨阻燃复合材料的研究[J]. 中国塑料，2003，(2)：43-45[10] M. Modesti, A. Lorenzetti, Expandable graphite as an intumescent flame retardant inpolyios cyanurate polyurethane foams [J]. Polymer Degradation and Stability,2002,(3)：196-204[11] 鹿海军，马晓燕，颜红侠. 磷系阻燃剂研究新进展[J].化工新型材料，2001，29(12)：7-10作者简介：彭俊林（1982— ），男，汉族，重庆，西南交通大学，硕士研究生，主要从事高分子阻燃材料研发； 付永胜（1963—），男，汉族，西南交通大学，教授，博士生导师。
36河南科技２０１０ . １下。