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聚合物阻燃领域研究突破_不满足于磷系等单一元素阻燃剂

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发表时间:2018-03-02 15:47来源:美剧下载,美剧在线观看,美剧天堂-熊猫影视网

  聚合物逐渐替代了日常生活中的许多材料,在某些性能上,这些材料有着不可替代的优势。聚合物的燃烧经常伴随着有毒烟气的释放,因此开发安全环保的阻燃聚合物材料势在必行。


  阻燃剂可分为卤素阻燃剂、硅系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂以及无机阻燃剂等。而单一元素作为阻燃剂越来越不能满足需求,开发多种元素协同阻燃受到广泛关注。以下总结了聚合物协同阻燃2017年以来的研究进展。


  新型硼氮膨胀型阻燃剂


  国家消防局近期统计数据,家庭火灾造成78%全部火灾的死亡人数,减少家庭火灾的风险可能是未来减少火灾事件和火灾死亡的最佳方向。硼和氮化合物可能比卤素化学品更环保,因为它们在燃烧过程中产生环境安全副产品。


  中国科技大学的ShukYingChan教授设计、合成了一系列硼-氮聚合物(PEIPAs)(研究成果发表在Cellulose上)。分析表明,该聚合物的涂层织物的可燃挥发物有显著的降低。添加30wt%阻燃剂的织物,新型耐水洗涂层在重复洗涤前后的LOI值分别为29.6%和23.2%。这种新型涂层,易于合成,易于使用,低浪费,为纤维素产品替代有毒卤素阻燃剂提供一种选择。


新型硼氮膨胀型阻燃剂的合成表征及阻燃机理示意图.jpeg

  新型硼氮膨胀型阻燃剂的合成表征及阻燃机理示意图


  新型多功能有机-无机混合阻燃剂


  环氧树脂(EP)是一种性能优越的热固性聚合物,广泛应用于各个领域。但其在燃烧过程中耐火性差和产生大量烟雾的特性极大地限制了在电气、电子设备中的应用。近年来,不同的含聚磷酸铵(APP)的填充剂被用来提高EP的阻燃性能,但是APP不仅会弱化机械性能、与聚合物相容性较差,还对湿度十分敏感,使用期间容易吸收和渗出水,导致聚合物材料的阻燃性降低。


  中国科技大学QiuShuilai团队和香港城市大学合作合成了一种新型多功能有机-无机杂化、含三聚氰胺的聚磷酸铵多磷酸铵(PZMA@APP)(研究成果发表在Journalofhazardousmaterials上),在EP复合材料中表现出高阻燃效率和对烟气抑制作用。添加10.0wt%的PZMA@APP的样品通过UL-94V-0评级,可显著降低EP的火灾危险(峰值放热率最大降低75.6%,总放热量最大减少65.9%,同时烟气产生率较低)。


新型多功能有机-无机混合阻燃剂的合成及其阻燃性能.jpeg

  新型多功能有机-无机混合阻燃剂的合成及其阻燃性能


  新型含磷-氮笼型倍半硅氧烷阻燃剂


  PBT是一种典型的工程塑料,尤其用于电子和电子工业。采用无阻燃处理的PBT树脂制备的绝缘外壳,易受电火花、短路及其它泄漏事故的影响。


  合肥大学ZhuSan-E等合成了一种含磷和氮的新型功能化笼型倍半硅氧烷(F-POSS)阻燃剂(研究成果发表在RSCAdvances上)。测试表明,PBT/F-POSS的热释放率峰值(PHRR)、烟雾产生率峰值(PSPR)、二氧化碳产生量峰值(PCO2P)和一氧化碳产量峰值(PCOP)分别比纯PBT降低50%、46%、45%和35%,可以减少火灾、烟雾和毒性。


新型含磷-氮笼型倍半硅氧烷阻燃剂的合成路线图.jpeg

  新型含磷-氮笼型倍半硅氧烷阻燃剂的合成路线图


  磷-氮膨胀型阻燃剂


  硬质聚氨酯泡沫(RPUF)广泛应用于汽车、交通、储能和电磁干扰屏蔽领域。但其可燃性限制了进一步应用。在新型聚合物泡沫材料的开发中,提高RPUF的阻燃性能一直是一个重要的课题。


  中北大学WangChao等合成了一种磷-氮的膨胀型阻燃剂DPPM,并制备了阻燃型硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUFs),命名为DPPM-RPUF(研究成果发表在PolymersforAdvancedTechnologies上)。DPPM-RPUF的LOI可以达到29.5%,并且在DPPM的含量为25php的情况下达到了UL-94V-0的等级。此外,DPPM-RPUF表现出优异的耐水性能,在浸水后仍可达到V-0级。


磷-氮膨胀型阻燃剂的合成路线.png

  磷-氮膨胀型阻燃剂的合成路线


  石墨烯基杂化阻燃剂


  石墨烯是一种具有优异屏障性能的二维碳材料,将其引入到聚合物材料中,可以减少在燃烧过程中可燃气体的热释放并抑制其转移。


  四川大学ChenWenhua等通过表面接枝反应制备了一种结合氧化石墨烯(GO)与长链磷杂菲的新型杂化阻燃剂(研究成果发表在ScientificReports上)。氧化石墨烯的加入有利于双重屏障效应,大大降低了树脂分解挥发物的释放速率,并最大限度地减少了释放的氧气和燃烧热量。作为石墨烯的潜在应用,杂化阻燃剂未来十分有前景。


石墨烯基杂化阻燃剂的合成路线及阻燃机理示意图.png

  石墨烯基杂化阻燃剂的合成路线及阻燃机理示意图


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