陆昶
,
杨典
,
王睿
,
刘继纯
,
张玉清
材料研究学报
将碳纳米管(CNTs)、苯乙烯马来酸酐无规共聚物(SMA)改性后的CNTs分别与PS/PA6不相容共混体系熔融共混,制备出PS/PA6/CNTs及PS/PA6/SMA-CNTs导电高分子复合材料,并研究其PTC效应.结果表明,对于PS/PA6/CNTs体系,CNTs选择性分布于PA6相,体系的逾渗阈值为5％(质量分数),且PTC效应不明显.对于PS/PA6/SMA-CNTs体系,由于SMA的诱导作用,使得CNTs分布于PS/PA6共混物相界面及PA6相,导致体系的逾渗阈值降低至0.112％.PS/PA6/SMA-CNTs体系具有独特的“双PTC效应”,且其形态结构影响PTC效应的形成机制.对于PA6相为分散相的体系,其PTC效应是由于PS相的玻璃化转变及PA6相的熔融造成的.对于PS相为分散相及PS/PA6形成双连续相的体系,其PTC效应是由于PA6相的熔融造成的.
关键词:
复合材料
,
导电高分子复合材料
,
碳纳米管
,
形态结构
,
逾渗阈值
,
PTC效应
陆昶
,
刘继纯
,
刘宪俊
,
张玉清
复合材料学报
分别采用介孔分子筛SBA-15原位聚合及SBA-15负载催化剂六氯化钨原位聚合的方法制备了SBA-15/聚双环戊二烯(PDCPD)复合材料,研究了SBA-15/PDCPD复合材料的阻燃性能.研究结果表明:采用原位聚合方法制备的复合材料,SBA-15孔道中的双环戊二烯(DCPD)单体难以发生聚合反应生成PDCPD分子链,SBA-15易团聚,导致复合材料的阻燃性能没有明显改善;采用SBA-15负载催化剂原位聚合的方法制备的复合材料,在SBA-15孔道中大量生成PDCPD分子链.SBA-15的孔壁起到隔热作用,延缓介孔内聚合物分子链的热分解,使复合材料的热稳定性明显提高,水平燃烧速率下降,SBA-15与PDCPD的质量比为3:100时,复合材料的极限氧指数由PDCPD的20.1增至21.7,表明SBA-15可提高PDCPD的阻燃性能.
关键词:
聚双环戊二烯
,
介孔分子筛
,
负载
,
复合材料
,
阻燃
刘继纯
,
陈权
,
井蒙蒙
,
陆昶
,
张玉清
复合材料学报
将聚苯乙烯（PS）树脂与有机蒙脱土（Organic Montmorillonite，0MMT）进行熔融复合制备0MMT／PS复合材料，通过XRD和高分辨透射电镜（HRTEM）对OMMT／PS复合材料的微观结构进行了观察和分析。分别采用热重分析、高温热分解、水平燃烧、氧指数和锥形量热法研究了复合材料的热降解行为和燃烧性能。结果表明：用熔融复合法制备的OMMT／PS复合材料为插层型复合材料；与纯PS相比，加入少量有机黏土就可使OMMT／PS复合材料的阻燃性能得到明显改善；OMMT与PS质量比为2：100时OMMT／PS复合材料的热稳定性显著提高，质量损失10％和50％的温度可分别提高7．8℃和15．2℃，500℃的热分解残留率增加2．6％，氧指数增加1．4％，热释放速率峰值降低21．0％；OMMT片层对聚合物分子链的屏蔽作用以及燃烧时在复合材料表面生成的连续和致密的炭层残余物使聚合物免受进一步分解，降低了其分解速率；OMM／PS复合材料熔体黏度的增加降低了聚合物热分解产生的可燃小分子化合物向燃烧区域迁移的速率，减少了燃料供应。这两种因素的共同作用，增强了复合材料的阻燃性能。
关键词:
聚苯乙烯
,
有机蒙脱土
,
复合材料
,
燃烧性能
,
阻燃机制
刘继纯
,
宋文生
,
井蒙蒙
,
陆昶
,
潘炳力
,
杜西刚
复合材料学报
以无卤阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为改性剂,采用熔体共混法制备了改性聚苯醚/聚苯乙烯（PPO/PS）复合材料。通过XRD和SEM对MCA-PPO/PS复合材料的微观结构进行了表征,重点研究了复合材料的燃烧性能和流动性能。研究发现：在复合材料的制备和加工过程中MCA的微观结构并没有发生任何变化,因此复合材料中MCA的阻燃作用不变。MCA在复合材料中分散比较均匀,无明显团聚现象。与纯PS相比,质量比为100∶100的PPO/PS在燃烧时的氧指数增加5.4%,热释放速率峰值降低33.1%,但总烟释放量增加近1.5倍。在PPO/PS中加入MCA后得到的复合材料的阻燃性能随着MCA用量增加而逐渐增强,发烟量大幅度降低,同时熔体黏度减小,流动性增加。在MCA-PPO/PS复合材料中加入5%、25%和45%质量分数的MCA可分别使复合材料的总烟释放量比PPO/PS降低43.7%、82.6%和91.6%。PPO/PS的阻燃机制为凝聚相成炭阻燃,随着MCA用量增加,MCA-PPO/PS复合材料的阻燃机制逐渐转变为气相稀释和对聚合物基体的冷却效应。加入MCA对MCA-PPO/PS复合材料可同时起到阻燃、抑烟和改善加工流动性的作用。
关键词:
三聚氰胺氰尿酸盐
,
聚苯醚/聚苯乙烯
,
复合材料
,
燃烧性能
,
流动性能
刘继纯
,
常海波
,
李晴媛
,
陆昶
,
潘炳力
,
杜西刚
复合材料学报
把Mg（OH）2 （Magnesium hydroxide, MH） 在不同温度热处理不同时间, 得到一系列不同热分解状态的Mg（OH）2 （Treated magnesium hydroxide, t-MH）。以MH和t-MH为无卤阻燃剂, 聚苯乙烯（PS）为基体, 采用熔体共混法制备了MH/PS和t-MH/PS复合材料。详细研究了MH热处理对t-MH/PS复合材料燃烧性能的影响, 并以此实验结果为基础提出了复合材料的阻燃机制模型。结果表明, 随着热处理温度升高、热处理时间延长, MH逐渐分解并转化成MgO。在相同条件下t-MH/PS复合材料的阻燃性能较MH/PS复合材料显著降低, 但是仍然比纯PS有明显提高。此外, MH热分解产生的MgO有促进PS成炭的作用。MH/PS复合材料的阻燃机制是以下几种因素协同作用的结果： （1）MH分解吸热的冷却降温作用;（2）MH热分解释放水蒸气的气相稀释作用;（3）MH热分解产物MgO的固相阻隔与防护作用;（4）MgO促进PS成炭阻燃作用。
关键词:
氢氧化镁
,
聚苯乙烯
,
复合材料
,
燃烧性能
,
阻燃机制
刘继纯
,
付梦月
,
李晴媛
,
井蒙蒙
,
陆昶
复合材料学报
将聚苯乙烯（PS）树脂与不同种类蒙脱土（MMT）进行熔融复合制备MMT／PS复合材料，通过X射线衍射（XRD）和高分辨透射电镜（HRTEM）对复合材料的微观结构进行了研究。采用SEM、EDX、XRD、氧指数法和锥形量热法研究了复合材料的热分解成炭行为和燃烧性能。结果表明：用蒙脱土原土（NaMMT）制备的NaMMT／PS复合材料是一种简单物理混合物，用有机蒙脱土（OMMT）制备的OMMT／PS复合材料是一种插层-部分剥离型纳米复合材料。MMT与PS质量比为6：100时，OMMT／PS复合材料的热释放速率峰值和平均值分别只有NaMMT／PS复合材料相应值的70．7％和67．4％，火灾性能指数（FPI）是后者的1．2倍，氧指数比后者增加1．0％，热分解残余物表面碳元素含量是后者的2．5倍。OMMT／PS复合材料热分解后在材料表面生成一层厚厚的致密、连续的含碳硅酸盐残余物层，起到良好的阻燃作用，而NaMMT／PS复合材料几乎没有成炭能力，其热分解产物全部来自NaMMT本身的热分解，阻燃性能很差。
关键词:
聚苯乙烯
,
蒙脱土
,
复合材料
,
成炭行为
,
阻燃性能
刘继纯
,
罗洁
,
郑喜俊
,
于卓立
,
潘炳力
,
杜西刚
复合材料学报
利用微胶囊红磷(MRP)和聚苯醚(PPO)来提高高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的阻燃性能,通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MRP-PPO/HIPS复合材料.采用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数、锥形量热分析、高温热分解实验等方法研究了复合材料的阻燃性能.研究表明,阻燃剂用量相同时,在HIPS基体中同时加入MRP和PPO得到的复合材料比单独加入MRP或PPO得到的复合材料具有更好的阻燃性能.当MRP-PPO/HIPS的质量比为10∶20∶70时,复合材料的氧指数为23.9％,水平燃烧级别达到FH-1级,垂直燃烧级别达到FV-0级,阻燃性能达到最佳.MRP用量过多时,复合材料的阻燃性能下降.研究认为,PPO和MRP对HIPS具有较强的协同阻燃作用.两者以适当比例并用时能够使复合材料在燃烧时的热释放速率和燃烧热大幅度减小,降低了气相燃烧区的温度,起到气相阻燃作用.同时,复合材料在热分解和燃烧时能够生成连续和致密的炭层,抑制了燃烧过程中的热量传递和物质交换,起到凝聚相阻燃作用.因此,复合材料的阻燃性能显著改善.
关键词:
微胶囊红磷
,
聚苯醚
,
高抗冲聚苯乙烯
,
成炭行为
,
协同阻燃
刘继纯
,
于卓立
,
陈梁
,
罗洁
,
郑喜俊
,
潘炳力
复合材料学报
以氢氧化镁(MH)、氢氧化铝(ATH)和微胶囊红磷(MRP)为无卤阻燃剂,高抗冲聚苯乙烯(HIPS)树脂为聚合物基体,通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MH-ATH-MRP/HIPS复合材料.采用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数、锥形量热分析、高温热分解实验等方法研究了复合材料的阻燃性能.结果表明,阻燃剂用量相同时,在HIPS基体中同时引入MH和ATH得到的复合材料比单独加入MH或ATH得到的复合材料具有更好的阻燃性能.当MH-ATH/HIPS的质量比为70∶30∶100时,复合材料的水平燃烧级别达到FH-1级,氧指数为25.2％,但垂直燃烧无级别.在上述体系中加入极少量的MRP(占复合材料的质量分数为2.9％)就可使复合材料的火灾性能指数(FPI)提高85％,燃烧过程中热量释放和质量损失更慢、成炭能力明显增强,垂直燃烧级别达到FV-0级.当MH-ATH-MRP/HIPS的质量比为21∶9∶12∶100时,复合材料的各项阻燃性能达到最佳,可以大幅度减少阻燃剂的用量.MH、ATH和MRP对HIPS具有非常显著的协同阻燃作用.同时加入MH和ATH时不仅可以在更宽的温度范围内抑制HIPS的升温和分解,而且能够在更宽的温度范围内相继释放出水蒸气稀释氧气和可燃气体的浓度,从而起到协同阻燃作用.加入MRP后复合材料的成炭能力大大增强,进一步改善了凝聚相阻燃的效果,因此阻燃性能显著提高.
关键词:
氢氧化镁
,
氢氧化铝
,
微胶囊红磷
,
高抗冲聚苯乙烯
,
无卤阻燃
