聚合物逐渐替换了一样平常生涯中的许多质料,在某些性能上,这些质料有着不可替换的优势。聚合物的燃烧经常陪同着有毒烟气的释放,因此开发清静环保的阻燃聚合物质料势在必行。

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。而简单位素作为阻燃剂越来越不可知足需求,开发多种元素协同阻燃受到普遍关注。以下总结了聚合物协同阻燃2017年以来的研究希望。

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%所有火灾的殒命人数,镌汰家庭火灾的危害可能是未来镌汰火灾事务和火灾殒命的最佳偏向。硼和氮化合物可能比卤素化学品更环保,由于它们在燃烧历程中爆发情形清静副产品。
中国科技大学的Shuk Ying Chan教授设计、合成了一系列硼-氮聚合物(PEIPAs)(研究效果揭晓在Cellulose上)。剖析批注,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值划分为29.6%和23.2%。这种新型涂层,易于合成,易于使用,低铺张,为纤维素产品替换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
新型多功效有机-无机混淆阻燃剂
环氧树脂(EP)是一种性能优越的热固性聚合物,普遍应用于各个领域。但其在燃烧历程中耐火性差和爆发大宗烟雾的特征极大地限制了在电气、电子装备中的应用。近年来,差别的含聚磷酸铵(APP)的填充剂被用来提高EP的阻燃性能,可是APP不但会弱化机械性能、与聚合物相容性较差,还对湿度十分敏感,使用时代容易吸收和渗透水,导致聚合物质料的阻燃性降低。
中国科技大学Qiu Shuilai团队和香港都会大学相助合成了一种新型多功效有机-无机杂化、含三聚氰胺的聚磷酸铵多磷酸铵(PZMA@APP)(研究效果揭晓在Journal of hazardous materials上),在EP复合质料中体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-94 V-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%,总放热量最大镌汰65.9%,同时烟气爆发率较低)。

新型多功效有机-无机混淆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是一种典范的工程塑料,尤其用于电子和电子工业。接纳无阻燃处置惩罚的PBT树脂制备的绝缘外壳,易受电火花、短路及其它走漏事故的影响。
合肥大学Zhu San-E等合成了一种含磷和氮的新型功效化笼型倍半硅氧烷(F-POSS)阻燃剂(研究效果揭晓在RSC Advances上)。测试批注,PBT / F-POSS的热释放率峰值(PHRR)、烟雾爆发率峰值(PSPR)、二氧化碳爆发量峰值(PCO2P)和一氧化碳产量峰值(PCOP)划分比纯PBT降低50%、46%、45%和35%,可以镌汰火灾、烟雾和毒性。

新型含磷-氮笼型倍半硅氧烷阻燃剂的合成蹊径图
磷-氮膨胀型阻燃剂
硬质聚氨酯泡沫(RPUF)普遍应用于汽车、交通、储能和电磁滋扰屏障领域。但其可燃性限制了进一步应用。在新型聚合物泡沫质料的开发中,提高RPUF的阻燃性能一直是一个主要的课题。
中北大学Wang Chao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(研究效果揭晓在Polymers for Advanced Technologies上)。DPPM - RPUF的LOI可以抵达29.5%,并且在DPPM的含量为25php的情形下抵达了UL-94 V-0的品级。别的,DPPM-RPUF体现出优异的耐水性能,在浸水后仍可抵达V-0级。

磷-氮膨胀型阻燃剂的合成蹊径
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质料,将其引入到聚合物质料中,可以镌汰在燃烧历程中可燃气体的热释放并抑制其转移。
四川大学Chen Wenhua等通过外貌接枝反应制备了一种团结氧化石墨烯(GO)与长链磷杂菲的新型杂化阻燃剂(研究效果揭晓在Scientific Reports上)。氧化石墨烯的加入有利于双重屏障效应,大大降低了树脂剖析挥发物的释放速率,并最大限度地镌汰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远景。
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石墨烯基杂化阻燃剂的合成蹊径及阻燃机理示意图