皮红[1]2003年在《聚氯乙烯/阻燃抑烟剂体系热分解过程中结构演变及阻燃抑烟机理的研究》文中认为聚氯乙烯(PVC)是第二大通用塑料，它以其优良的性能价格比，广泛地应用于各个领域。近年来随着国家大力推进以塑代钢，以塑代木倾向，PVC作为化学建材更是得以迅猛发展。但是，PVC在燃烧时会生成大量有害烟雾，因此PVC材料的阻燃抑烟问题成为PVC领域的一个研究热点。本文采用自行设计的PVC热分解释放氯化氢(HCl)的在线测试装置，详细研究了各类阻燃抑烟剂(FRs)对体系热分解释放HCl的影响特点，建立了其动力学模型。通过应用热失重方法，红外光谱，紫外光谱，广角X衍射，X-射线光电子能谱等测定了各类阻燃抑烟剂对PVC热分解过程中气、固相产物的组成和形态结构变化的影响，以及阻燃抑烟剂本身的结构演变。根据所得实验数据的对比，将PVC的阻燃抑烟剂分为叁个类别，分别建立了每一类化合物对PVC阻燃抑烟作用的分子模型，分别解释了各种实验现象，复配出两种阻燃抑烟性能最佳的阻燃抑烟剂。实验发现阻燃抑烟剂的加入方式对PVC的阻燃抑烟效果以及体系的力学性能有十分显着的影响，通过振磨处理可使这两方面的性能得到提高。 主要研究结论如下： 1．PVC的阻燃抑烟剂可分为叁大类，第一类阻燃抑烟剂(FRs Ⅰ)为元素周期表中ⅣB～ⅥB族的化合物，以TiO_2，V_2O_5，Cr_2O_3和MoO_3为代表，第二类阻燃抑烟剂(FRs Ⅱ)为元素周期表中ⅦB～ⅡB族的化合物，以MnO_2，Fe_2O_3，CO_2O_3，CuO和ZnO为代表，第叁类阻燃抑烟剂(FRs Ⅲ)为叁氧化二锑，氢氧化镁，氢氧化铝等主族元素的化合物。 2．自行设计的HCl的在线测试装置可以准确而迅速地测定PVC热分解释放HCl的情况。结果表明：FRs Ⅰ的存在，可降低HCl的释放速率，并使HCl的释放量降低10～20倍，说明FRs Ⅰ对HCl的释放有强烈的抑制作用；而FRs Ⅱ的存在，则可促进HCl的释放，如PVC/ZnO体系中HCl释放的最大速率是PVC体系的10倍。本文建立了PVC、PVC/FRs Ⅰ和PVC/FRs Ⅱ体系的热分解释放HCl的动力学模型：ln(1—α)=-kt~n。反应级数n描述了PVC热分解过程中HCl的释四川大学博士学位论文放情况。n值越大，HCI的释放速率越大。分解放出HCI的反应明显呈两个阶段，在第一阶段，PVC的反应级数n约为3.4，PVC/第一类阻燃抑烟剂的反应级数n约为2.8;PVC/第二类阻燃抑烟剂的反应级数n约为5.0。表明第一类阻燃抑烟剂对PVC热分解释放HCI有抑制作用，相反，第二类阻燃抑烟剂的存在对PVC热分解释放HCI有促进作用。在第二阶段，PVC的反应级数n约为1 .4，PVC/第一类阻燃抑烟剂的反应级数n约为1.3;PVC/第二类阻燃抑烟剂的反应级数n约为1.0。各类阻燃抑烟剂对PVC的阻燃抑烟机理不同，第一类阻燃抑烟剂可用“络合键桥模型”描述。这类阻燃抑烟剂能抑制PVC热分解脱HCI反应，提高HCI释放的起始温度，在热分解过程中促进分子间形成交联键，使裂解气相产物中芳烃化合物含量减少，凝聚相凝胶含量增大，残炭量提高，残炭物结构呈松散状态，阻燃抑烟剂在热分解过程中化学结构保持不变。第二类阻燃抑烟剂对PVC的阻燃抑烟机理可用“快速脱氯化氢离子交联模型”描述，其主要特点为:阻燃抑烟剂在热分解过程中，转化成为MClx，它一方面促进PVC释放HCI，另一方面，促使体系产生分子间交联，使裂解气相产物中芳烃化合物含量减少，凝聚相凝胶含量变大，残炭量提高，残炭物结构呈松散状态。主族元素化合物对PVC的阻燃抑烟机理与过渡金属氧化物不同，物理的阻隔作用、稀释作用等是其阻燃抑烟的主要机理。各类具有阻燃抑烟作用的化合物可复配成阻燃抑烟效率更高的新PVC阻燃抑烟剂。但复配是有原则的:第一类与第二类阻燃抑烟剂复配不能产生协同效应，其复配产物的功效只相当于原来各组分的平均值或更低，但它们分别与第叁类或者同类阻燃抑烟剂之间复配则可产生协同效应，从而产生出更高的功效。根据这一原则，我们复配出了阻燃抑烟性能均较优异的新体系:SbZo3一Mo03体系和SbZO3一MoO3一 ZB体系，以10份的添加量加入PVC中时，体系的极限氧指数从未加阻燃抑烟剂时的47分别增加至72和76，烟密度从85分别降低至59和54。四川大学博士学位论文5.PVC/FRS体系经高能振磨力化学处理后，体系的烟密度降低，极限 氧指数提高，抗冲击强度，拉伸强度和断裂伸长率提高，表明通过 力化学改性可显着提高体系的阻燃抑烟性能，体系的力学性能同时 也得到有效改善。
冯庆立[2]2011年在《涤纶织物的阻燃及抗熔滴研究》文中研究指明涤纶纤维材料及其制品迅猛发展,不断替代棉、金属等传统材料,广泛应用到日常生活和社会生产的各个领域。然而涤纶纤维及其制品具有不可忽视安全问题：首先易燃和火焰蔓延速度快；其次,造成二次伤害的高温熔融滴落；再次在燃烧时会产生大量的热量、烟及有毒气体。给人身、环境、社会生产造成巨大危害。因此很有必要开发阻燃效果高、抗熔滴及低烟的阻燃体系对涤纶材料进行改性。本论文采用二氧化硅作为新的阻燃添加剂对阻燃带进行改性；其次采用了硼酸锌、二茂铁、氧化锌和叁氧化钼组成的抑烟体系对阻燃带进行消烟改性；再采用了聚磷酸铵、季戊四醇和叁聚氰胺组成的膨胀阻燃体系和氧化锌、二茂铁、氧化镁、硼酸锌组成的抑烟体系对阻燃带进行了阻燃消烟改性。采用极限氧指数仪和垂直燃烧仪对样品进行燃烧性能的测试,结果表明经过改性的阻燃带氧指数高达29.0%,且抗熔滴。采用热失重和差示扫描量热分析对样品的热性能进行测试,结果表明改性二氧化硅、硼酸锌和膨胀阻燃体系都改变了塑化片的热分解过程,体系的残炭量增加到30.0%。烟密度测试结果表明,抑烟剂的加入降低了发烟量,经过膨胀阻燃抑烟体系改性后的阻燃带,最大烟密度(Dm)可以降低40%。本论文采用羟基亚乙基二膦酸和氨基磺酸组成的体系对涤纶布料进行了阻燃后整理,以及采用羟基亚乙基二膦酸、氨基磺酸铵和季戊四醇组成的新型膨胀体系阻燃后整理了涤纶布料。采用极限氧指数仪和垂直燃烧仪对样品进行燃烧性能的测试,结果表明经过阻燃后整理的涤纶布料,氧指数高达28.0%以上,垂直燃烧续燃时间缩短到Os且抗熔滴。采用热失重和差示扫描量热分析对样品的热性能进行测试,结果表明阻燃整理后涤纶初始分解温度提前,热分解温度变宽,放热峰变弱,成炭量增加。采用扫描电镜获得了燃烧残余物的微观形貌,照片显示,经过阻燃整理,燃烧后都形成了多孔膨胀炭层。
杨玲[3]2006年在《低烟聚氯乙烯和阻燃硅橡胶电缆材料的制备与性能研究》文中指出由于电线电缆在能量传输和信息传递等方面的重要性，特别是现代社会的环保和健康需求，研究和开发新型低烟、低毒的防火(包括阻燃和耐火)电缆材料成为电缆新材料研究领域的热点。 本文在总结聚氯乙烯电缆材料的阻燃抑烟研究现状和最新进展的基础上，通过优化制备羟基锡酸锌(ZHS)的条件，以及将ZHS包覆在氢氧化镁(MH)和碳酸钙(CaCO_3)粒子表面上，制备清洁高效的阻燃抑烟剂，研究ZHS类添加剂对PVC热稳定性和阻燃抑烟性能的影响以及作用机理。同时在总结耐高温硅橡胶电缆材料的补强阻燃最新研究基础上，制备了甲基乙烯基硅橡胶(MVMQ)无卤阻燃电缆材料和MVMQ／粘土阻燃纳米复合材料，系统研究氢氧化物阻燃体系对硅橡胶材料的阻燃作用。通过对PVC新型阻燃抑烟配方和硅橡胶无卤阻燃补强配方的优化设计，以期发展在不同使用环境中具有优异火灾安全性的新型电缆材料。 本文的主要研究内容总结为以下四个方面： 1．ZHS的制备及其对PVC电缆材料阻燃抑烟作用的研究 采用共沉淀法制得平均粒径为20～30nm的ZHS粒子，利用粉末X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和透射电子显微镜(TEM)等对ZHS的结构和性能进行表征，系统研究反应温度和pH值对ZHS结构的影响，优化制备条件。将制得的ZHS与PVC及加工助剂熔融共混制备阻燃抑烟PVC电缆材料，采用极限氧指数法(LOI)、垂直燃烧(UL 94 V)和NBS烟密度箱(SDR)系统研究了ZHS和AO、ZB、MH、ATH、CaCO_3对PVC的阻燃抑烟效用，结果表明ZHS对PVC电缆材料具有优良的阻燃抑烟效果，使用量为15％时可以满足我国对PVC电缆材料烟密度的要求，阻燃级别可以达到V0。环境扫描电子显微镜(ESEM)炭渣形貌分析表明，经ZHS作用后的PVC炭渣均匀、致密且连续，结合TGA，锥型量热计(CONE)和真空裂解气相色谱和质谱联用仪(GC-MS)研究其阻燃机理，结果表明ZHS有利于促进PVC热解或燃烧过程中多烯产物的交联成炭，形成具有隔热、隔氧、隔气的炭层，对PVC阻燃抑烟的作用机理同时包含气相和固相作用机理。 2．ZHS包覆MH和CaCO_3的制备及其对PVC电缆材料阻燃抑烟作用的研
房轶群[4]2013年在《基于协同成炭木粉—聚氯乙烯复合材料的阻燃抑烟研究》文中研究指明木塑复合材料(Wood-Plasitic Composites,缩写为WPC)是一类以纤维、粉末等形态的木质纤维材料(WF)作为填充或增强材料,以热塑性塑料为基体材料,添加各类助剂经挤出、热压、模压或注塑等多种加工手段复合而制成的一类新型复合材料。常用的热塑性塑料基体包括聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚苯乙烯(PS)及聚氯乙烯(PVC)等。近年来,PVC基木塑复合材料愈来愈引起人们的重视。与聚烯烃基复合材料相比,PVC基复合材料具有更好的硬度,抗蠕变性,耐磨,耐刮擦及外观效果,其被广泛应用于建筑门窗,室内装饰,家俱等领域。在这些领域应用时,材料的防火性是保证材料安全使用的重要因素。尽管PVC具有良好的阻燃性,但大量木粉及低分子助剂的加入使得WF-PVC复合材料易于点燃,同时燃烧时有大量浓烟及毒气放出。提高WF-PVC复合材料的阻燃抑烟性已成为该材料进一步发展的必然要求。本论文研究了WF-PVC复合材料的热解及燃烧特点,制备了多种金属化合物阻燃WF-PVC复合材料,在WF-PVC复合材料阻燃抑烟研究方面开展了一系列探索性研究工作,并取得了一定的原创性研究成果。论文主要包括以下四个部分：第一部分：木粉-聚氯乙烯复合材料的热解成炭行为以及对燃烧性能的影响。由于涉及木材阻燃、PVC的阻燃抑烟以及这两类具有不同组成和结构体系的相互作用问题,这一材料的阻燃十分复杂,相关研究刚刚起步。本章节通过热失重(TG),锥形量热仪(Cone)和裂解-气相色谱／质谱联机(Py-GC/MS)方法研究了WF-PVC复合材料热解及燃烧行为。热重分析显示,WF-PVC复合材料热解过程中,木粉与PVC存在着强烈的相互作用。一方面木粉的加入降低了PVC初始热分解温度,另一方面增加了复合材料的残炭量。同时PVC热解脱除的HCl作为酸性催化剂在一定程度上促进了木粉的脱水成炭反应。锥形量热燃烧分析测试表明,木粉的加入对PVC的热释放及烟释放均有积极的作用。与PVC相比,WF-PVC复合材料的平均热释放速率(av-HRR)及最大热释放速率(pk-HRR)分别降低了14%和28%。烟释放速率同样有一定程度的降低。Py-GC/MS从机理上进一步分析了木粉的添加对材料的热解作用,WF-PVC复合材料的热解产物与PVC热解产物在种类及数量上有明显的不同。木粉的加入使得复合材料热解产物中HCl及芳烃化合物的量有明显降低,而脂肪族化合物有很大程度的提高。第二部分：过渡金属氧化物对木粉-聚氯乙烯复合材料的阻燃抑烟研究。鉴于过渡金属氧化物已经在PVC材料中表现出良好的阻燃抑烟效果,但另一方面又没有表现出一定的规律。通常我们认为过渡金属氧化物在PVC中的阻燃抑烟能力与其和HCl结合能力的强弱有关,但过渡金属氧化物在材料热解及燃烧中又大多具有催化作用,其对不同材料的阻燃抑烟作用很大一部分会取决于其催化选择性。本部分选取第一过渡系金属氧化物TiO2, Fe2O3, NiO, CuO, ZnO,研究了在相同摩尔金属离子数的情况下上述几种过渡金属氧化物对木粉-聚氯乙烯复合材料的阻燃抑烟效能。热重分析结果显示,第一过渡系金属氧化物可划分为两类：第一类以Ti02为代表,第二类主要为Fe2O3, NiO, CuO, ZnO;第一类过渡金属氧化物提高了复合材料初始热解温度及热解第一阶段的反应活化能,热解前期材料的热分解稳定性有一定程度的提高；第二类过渡金属氧化物对复合材料热解催化作用明显,复合材料的初始热分解温度降低,热解第一阶段最大热失重速率显着升高,同时材料的质量损失明显降低；复合材料热解后期,热分解最大热失重时对应的温度升高。最大热失重速率降低,同时成炭量有明显增加；第一类过渡系金属氧化物对复合材料燃烧过程影响较小,第二类过渡金属氧化物对WF-PVC复合材料有良好的阻燃抑烟效果,复合材料的点燃时间被延长,燃烧过程中,复合材料的热及烟释放降低显着,燃烧结束后,残炭量增加,同时残炭形貌明显改善；ZnO对WF-PVC复合材料的阻燃抑烟效果最为显着,较之未阻燃样品,ZnO阻燃复合材料的总热释放降低36.4%,单位质量材料的总烟产量降低55.0%,残炭质量增加56.4%,材料的点燃时间也由23s提高到141秒,大大降低了产生火灾的几率。第叁部分：锌类化合物及其二元复配体系对复合材料的阻燃抑烟作用。过渡金属氧化物,特别是ZnO已经被证实对WF-PVC复合材料材料有良好的阻燃抑烟作用。在PVC的阻燃抑烟研究中,某些二价金属的盐类作为阻燃抑烟剂或协效剂填入到PVC中,同样具有明显的效果。本章节选取锡酸锌(SnZnO3),硼酸锌(2ZnO·3B2O3·3.5H2O)和钼酸锌(ZnMoO4)叁种锌盐作为阻燃抑烟剂添加至WF-PVC复合材料中。研究了锌盐中分解产生的锌化合物及其相连基团对WF-PVC复合材料的阻燃抑烟作用。热重结果显示,硼酸锌、锡酸锌及其复合体系的加入降低了复合材料的热分解温度,对复合材料的热稳定性有不利的影响,与此同时热解残余物质量大幅度增加,显示了硼酸锌、锡酸锌及其复合体系具有良好的催化成炭效果。钼酸锌对复合材料的热解反应影响较小；硼酸锌在复合材料中的热解机理通过红外分析测试进行了表征。C-H基团的减少及C=C基团的增加证实了阻燃抑烟剂硼酸锌有利于催化复合材料发生交联及成炭反应；锥形量热仪燃烧测试表明,硼酸锌及锡酸锌为WF-PVC复合材料有效的阻燃抑烟剂。复合材料的点燃时间被大大延长,如锡酸锌的加入使复合材料的点燃时间由23秒提高到214秒。复合材料的烟释放及热释放大幅度降低,单位质量木粉-聚氯乙烯复合材料的产烟量为463.4m2/Kg,硼酸锌及锡酸锌复合材料的产烟量分别降低为230.8及200.5m2/Kg。同时硼酸锌与锡酸锌组成的复合体系有明显的协同阻燃效果,复合材料的总热释放量由36.44kw m-2降低到17.57kw m-2；力学性能测试表明,硼酸锌的添加对复合材料的力学强度有不利的影响,但刚性粒子硼酸锌有助于提高复合材料的模量。第四部分：锌硼磷酸铵盐的合成、表征及在WF-PVC复合材料中的应用硼磷酸盐化合物具有丰富的结构化学和组成化学,在光学、磁学、催化和离子交换等领域具有重要的应用。金属硼磷酸盐同时显示了其用于塑料阻燃剂或阻燃协效剂的潜能。本章节通过硼酸熔融法,并结合经典水热合成法,分别在过量硼源(硼酸),锌源为ZnCl2铵源为Zn(OAc)2·2H2O,以及少量水在一定温度及反应时间下初步合成了(NH4)2HPO4两种锌硼磷酸盐。热失重分析(TGA)及锥形量热仪表明,锌硼磷酸铵盐一(CONE)定程度上改善了木粉-聚氯乙烯复合材料的热解行为,并赋予材料一定的阻燃抑烟能力。
白晓艳[5]2008年在《低发泡木粉/PVC复合材料研究》文中研究说明木塑复合材料的研制与生产应用对于寻求实体木材的替代材料和利用木材加工剩余物具有重要意义,也是回收塑料再生利用的有效途径之一。本文采用SJSZ50/105锥型双螺杆挤出生产设备,使用改性AC发泡剂,采用结皮发泡方法,以聚氯乙烯(PVC)为基体树脂,速生杨木木粉(简称木粉)为填料,无铅复合稀土为热稳定剂,制备低发泡木粉/PVC复合材料(WF-PVC)。主要研究内容:(1)对AC发泡剂进行了改性研究,并将改性AC发泡剂应用于木粉/PVC复合材料的制备中;(2)研究了发泡木粉/PVC复合材料界面改性及其对材料性能的影响;探索了加工过程中几种主要助剂及用量与材料的性能、微观结构之间的关系;(3)通过研究发泡调节剂、抗冲击改性剂对低发泡木粉/PVC复合材料熔体流变性能的影响,探索了熔体流变性能与加工性能、材料物理力学性能之间的关系。(4)研究了低发泡木粉/PVC复合材料加工工艺与材料性能的关系。(5)研究制备了适合低发泡木粉/PVC复合材料的无铅复合稀土热稳定剂,并研究了其对木粉/PVC复合材料热稳定性能及力学性能的影响;(6)通过对木粉/PVC复合材料燃烧和热解性能的研究,设计了高效阻燃抑烟剂AMPC,研究了其对木粉/PVC复合材料燃烧性能和力学性能的影响。主要成果:(1)进行了AC发泡剂的改性研究,使发泡剂分解温度在165～180℃范围内可控,分解的诱导时间缩短到10分钟,与木粉/PVC复合材料的加工温度相适应。本研究中使用改性AC发泡剂1.2份,获得的发泡材料性能较好。(2)在木粉/PVC复合材料界面改性研究方面,采用偶联剂(钛酸四丁酯偶联剂、ND1010钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂)、异氰酸酯和NaOH溶液等对木粉进行处理,同时也采用在配方中加入相容剂MAPP的方法,制备低发泡木粉/PVC复合材料,研究界面改性对低发泡木粉/PVC复合材料性能的影响。①采用相同的偶联剂处理木粉,在弹性模量方面,低发泡木粉/PVC复合材料的弹性模量比未发泡的木粉/PVC复合材料降低40%;采用不同偶联剂对木粉进行改性,对低发泡木粉/PVC复合材料的弹性模量影响不明显,低发泡木粉/PVC复合材料的弹性模量,不仅与木粉处理方法有关,还与获得的材料中泡孔结构有关。低发泡木粉/PVC复合材料的冲击强度与未发泡木粉/PVC复合材料相比得到提高,提高的幅度与界面改性处理有关。低发泡木粉/PVC复合材料冲击强度的改善不仅与界面结合有关,还与加工过程的熔体强度、形成的气泡孔形态有关。②在低发泡木粉/PVC复合材料中,采用偶联剂对木粉进行改性处理都能降低复合材料的密度,其中,用钛酸四丁酯偶联剂处理粒径为80～100目木粉,使低发泡木粉/PVC复合材料密度最低达到1.02g/cm~3,与用未改性木粉制备的低发泡木粉/PVC复合材料密度1.21g/cm~3相比明显降低,此时材料冲击强度明显提高。③不同的木粉改性方法,影响低发泡木粉/PVC复合材料加工过程中熔体粘度。与采用未改性木粉填充的体系相比,除了用钛酸酯偶联剂ND1010改性木粉的体系熔体粘度增加之外,其他改性方法都使体系粘度降低,其中使用MAPP改性的低发泡木粉/PVC复合材料熔体粘度降低最明显。(3)低发泡木粉/PVC复合材料成型技术有自身的特殊性。低发泡木粉/PVC复合材料的加工对原料、配方、挤出设备、模具等生产工艺都有特殊要求,影响发泡的因素较多。本研究使用实验室自行研制开发的SJSZ50/105锥形双螺杆挤出设备,挤出机机筒为四段控温。采用发泡模具和多段冷却真空定型装置。由于PVC树脂、木粉及发泡剂都是对温度敏感性材料,使低发泡木粉/PVC复合材料加工生产技术的难度增加。各种技术参数的设定与选用的生产设备、使用的原料有直接关系。本研究中挤出机机筒温度设定在150～175℃范围内,挤出压力控制在17MPa以上,选用SG5型PVC树脂,控制木粉的含水率在1%以下,加入适量发泡调节剂ZB-530。有待于进一步解决的问题是设备运行一定时间后出现的炭化现象。(4)制备了适合低发泡木粉/PVC复合体系的复合稀土热稳定剂以无毒硬脂酸镧为主稳定剂,采用正交实验设计得到了复合稀土稳定剂的最优基础配方。该稳定剂与季戊四醇、有机锡稳定剂之间有协同作用。自行开发设计的复合稀土稳定剂LS具有无毒及透明性,在低发泡木粉/PVC复合材料配方中使用该稳定剂10份,热稳定效果较好,同时能提高材料的力学性能,尤其在改善低发泡木粉/PVC复合材料冲击性能方面效果显着。(5)研究了木粉/PVC复合材料的阻燃抑烟性能。采用锥形量热仪分析、热重分析和热裂解-气相色谱-质谱分析(Py-GC-MS)手段揭示了木粉/PVC复合材料中木粉与PVC之间相互作用关系;研究了金属氧化物CuO、La_2O_3对木粉/PVC复合材料燃烧和热解以及阻燃抑烟性能的影响;制备了高效、无毒复合阻燃抑烟剂AMPC,研究了其对材料燃烧性能的影响。①木粉/PVC复合材料的燃烧和热解过程是复杂的。在木粉/PVC复合材料燃烧和热解过程中,木粉和PVC之间存在相互作用,其中,PVC促进了木粉的热解,木粉又推迟了PVC的降解过程,同时,木粉促进了PVC热解过程的交联成炭,提高体系成炭量。木粉/PVC复合材料的热降解行为,具有更多的PVC材料降解的特征。与PVC材料燃烧过程相比,木粉/PVC复合材料燃烧过程中平均热释放速率(av-HRR)和总热释放(THR)分别降低44%和9.2%,同时,总烟产量(TSP)和平均比消光面积(av-SEA)分别下降25.8%和29.9%,可见木粉的加入对PVC材料燃烧过程中的热释放和烟释放有抑制作用。②将木粉/PVC复合材料在500℃热裂解,对其热解产物进行Py-GC-MS分析。结果表明:木粉的加入使PVC热解产物的组分发生了明显变化。与PVC热裂解组分相比,HCl的释放量降低了59.7%,脂肪族化合物含量从2.49%增加到38.58%,芳香族化合物含量的比例下降96.5%,进一步解释了木粉/PVC复合材料在燃烧过程中烟释放量降低的主要原因。热裂解过程产生的含氯化合物和多环化合物这类有害物质含量明显降低,减少了木粉/PVC复合材料燃烧对人体健康和环境的危害。同时也发现在木粉/PVC复合材料中,由于木粉的存在,推迟了PVC的热解过程,改变了PVC热解途径,使其主要向着生成交联中间体,促进交联成炭的方向进行。③金属氧化物CuO和La_2O_3对木粉/PVC复合材料均有阻燃作用,在燃烧和热解过程中均能增加成炭量。CuO使木粉/PVC复合材料燃烧过程中热释放速率(HRR)、总热释放(THR)、烟释放速率(SPR)、总烟产量(TSP)等参数下降显着,表现出明显的阻燃与抑烟效果。④合成的新型阻燃抑烟剂AMPC能显着促进复合材料热解挥发性产物的充分燃烧,明显降低木粉/PVC复合材料燃烧时的烟释放量。AMPC的阻燃机理为凝聚相阻燃机理。木粉含量为30%～70%的木粉/PVC复合材料,用5份AMPC对其进行阻燃处理,总烟释放与未阻燃处理材料相比降低幅度在39.1%～57.4%。单位质量的一氧化碳产量降低37.5%。AMPC具有无毒、添加量少、抑烟效果显着的特点。
王正洲, 王爱国, 陈震, 胡克良[6]2004年在《抑烟剂对聚氯乙烯热分解特性的影响》文中认为采用热分析、实时傅立叶变换红外光谱等手段 ,研究了几种常用的抑烟剂 (钼化合物和铁化合物 )对聚氯乙烯 (PVC)热分解特性和热氧化降解特性的影响。热失重的实验结果表明 ,添加抑烟剂的PVC分解后的残渣量与不含抑烟剂的PVC相比 ,都有所提高 ,尤其是含有钼酸铵、氧化钼或Fe2 O3 的PVC复合物。实时FTIR表明抑烟剂改变了PVC热氧化降解历程 ,并对C—H和C—Cl键的分解产生较大的影响。
康永, 柴秀娟[7]2010年在《聚氯乙烯阻燃抑烟特性分析》文中研究指明聚氯乙烯(PVC)是第二大通用塑料,它以其优良的性能价格比,广泛地应用于各个领域。近年来随着国家大力推进以塑代钢,以塑代木倾向,PVC作为化学建材更是得以迅猛发展。但PVC在燃烧时会生成大量有害烟雾,因此PVC材料的阻燃抑烟问题成为PVC领域的一个研究热点。文中对聚氯乙烯的阻燃机理作了分析。
陶旬[8]2014年在《聚磷酸铵—叁氯化铁-5A分子筛对木材的协同阻燃抑烟作用》文中认为木材具有天然的纹理和美感广泛用于建筑装饰中。但是木材易燃,许多火灾的引发和蔓延都与木材有关,对木材进行阻燃抑烟处理事关人民生命财产安全。聚磷酸铵(APP)是一种常用的木材阻燃剂,具有阻燃效率高且价格便宜等优点。然而,在阻燃的同时,APP也会催化产生大量的烟雾和毒气。分子筛具有均匀的孔道结构,大的比表面积,常用作吸附剂和催化剂；过渡金属常用作一些氧化反应的催化剂。鉴于分子筛和过渡金属这些特点,本研究将过渡金属负载于分子筛孔道中与APP组成复合阻燃剂,并将此复合阻燃剂作用于木材,研究其阻燃、抑烟及减毒作用的特点及机理。利用锥形量热法探讨研究了聚磷酸铵处理木材的燃烧和烟气释放特性。研究结果表明,APP使木材的总热释放量和总烟释放量分别降低了47.64%和61.40%,CO平均产率却升高到对照样品的2.58倍。表明,APP具有很好的阻燃及抑烟作用,但是由于其气相阻燃机理具有隔绝氧气、阻断自由基链式燃烧反应的特点,使裂解气不完全燃烧,产生较多的以CO为代表的有毒气体。因此,用APP作为木材阻燃剂,需同时加入有减毒效果的物质。研究表明,分子筛的加入可以促进APP对木材的抑烟作用,且使APP阻燃木材时产生的大量CO产率大大降低。实验比较了5种分子筛与APP复合阻燃剂的阻燃、抑烟及减毒作用的特点,筛选出5A分子筛具有最好的阻燃、抑烟及减毒效果。对比了6类金属盐水合法改性5A分子筛与APP复合阻燃剂对木材阻燃、抑烟及减毒作用的特点,筛选出FeCl_3改性5A分子筛具有最好的阻燃、抑烟及减毒效果。优化Fe元素与5A分子筛的改性比例,得出Fe元素与5A分子筛的质量比为15%时改性得到的5A分子筛具有最好的阻燃、抑烟及减毒效果。研究了负载法生成的FeCl_3改性5A分子筛和混合法生成的FeCl_3改性5A分子筛这两种复合阻燃剂与APP联合作用于木材的阻燃、抑烟及减毒作用。结果表明,负载法得到的复合阻燃剂阻燃和抑烟作用比混合法得到的阻燃剂稍好,但是在减低CO产率方面,负载法得到的复合阻燃剂比混合法得到的复合阻燃剂好得多,负载法复合阻燃剂阻燃试样CO平均产率比混合法要低2.15倍。所以,负载法制备的W+A+FeM复合阻燃剂对CO为代表的毒性成分具有较高的催化转化活性。利用热重、扫描电镜、py-GC-MS等方法研究了APP、分子筛及FeCl_3改性分子筛对木材阻燃作用及烟气调控作用的机理。APP改变木材裂解的方向,促使木材裂解往生成更多碳和水的方向进行,生成稳定致密的碳层,从而达到保护内部木材的效果,且稳定的碳层不易产生小颗粒的碳,减少了烟尘的释放。分子筛和Fe元素的加入能催化氧化以CO为代表不完全燃烧产物,并且使得羰基、羧基、羟基、甲基等脱除反应以及多环芳香族化反应深入进行,转化为毒性更小的以CO2为代表完全氧化产物。因此,添加负载法FeCl_3改性分子筛可以有效降低APP阻燃木材火灾中燃烧产物的毒性。将过渡金属改性分子筛用于木材阻燃过程中的烟气转化和抑烟减毒,是本研究的特色和创新。
张乐[9]2014年在《阻燃、低烟软质聚氯乙烯的制备与性能研究》文中提出本文考察了叁氧化二锑(Sb2O3),聚磷酸铵(APP)、双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)、硅酮粉(Silicones)、有机蒙脱土(OMMT)、氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MDH)、锡酸锌(ZS)和硼酸锌(ZB)九种阻燃剂对软质聚氯乙烯(PVC)阻燃性能及力学性能的影响,结果发现,Sb203和ZS在添加量为1至4份时,有明显的阻燃效果,且随着阻燃剂份数的增加,氧指数增大。其他七种阻燃剂在添加量为10至50份时,能提高软质聚氯乙烯的氧指数,其氧指数随着阻燃剂份数的增加而增大。采用硬脂酸、γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和铝酸酯叁种表面改性剂对ATH进行干法表面改性,通过活化指数测试、红外光谱测试、氧指数测试、拉伸性能测试、透射电镜和扫描电镜测试,研究了氢氧化铝对软质聚氯乙烯的阻燃性能和力学性能的影响,结果表明,硬脂酸为最佳表面改性剂。研究了APP、BDP、ZS、ZB、OMMT、硅酮粉与经硬脂酸改性的氢氧化铝二元复配对软质聚氯乙烯制品性能的影响,结果表明,固定上述六种阻燃剂的份数为3份,随着氢氧化铝份数的增多,体系氧指数逐渐升高。实验发现,BDP、ZS、ZB、OMMT、硅酮粉与氢氧化铝均具有协同阻燃效用。研究了叁氧化二锑/氢氧化铝／硼酸锌、BDP/氢氧化铝／锡酸锌、BDP/氢氧化铝/硅酮粉、蒙脱土/氢氧化铝/聚磷酸铵四种叁元复配阻燃剂对软质聚氯乙烯性能的影响,发现ATH的添加量为20至30份、其复配阻燃剂的份数固定为3份的软质PVC具有较高的氧指数、较低的烟密度。
蒋文俊[10]2009年在《无卤阻燃剂的制备及在热塑性高分子材料中的阻燃应用》文中研究指明本论文主要围绕无卤阻燃剂的制备以及其在热塑性高分子材料中的阻燃应用展开研究,具体内容如下:以叁聚氰胺与甲醛为原料,甲醇为阻聚剂,叁乙醇胺为pH值调节剂,合成出叁聚氰胺甲醛树脂预聚体。以过硫酸钾(KPS)为催化剂,采用原位聚合法制备了微胶囊红磷(MRP)。结果表明,KPS的加入有助于提高叁聚氰胺甲醛预聚体的反应活性,使叁聚氰胺甲醛树脂有效地包覆在红磷(RP)表面,缩短了反应时间;且此时制备的MRP包覆效果最佳,其氧化反应峰温为480℃,较RP原料高,可使用范围宽。采用熔融挤出法制备了多组不同配方的聚丙烯(PP)复合材料。结果表明,当PP:MRP:氢氧化镁(MH)=100(phr):15(phr):50(phr)时,复合材料的极限氧指数(LOI)为26%,垂直燃烧达到UL-94标准的V-0级,且阻燃剂的加入对复合材料的拉伸强度影响很小。以硝酸铝、硝酸镁以及氢氧化钠为原料,采用共沉淀法制备硝酸根插层的层状双氢氧化镁铝(LDH-NO_3~-)。X射线粉末衍射(XRD)结果表明,LDH-NO_3~-的纯度与搅拌时间有关,随着搅拌时间的增加,产物中的杂质峰逐渐减弱;当搅拌时间为100min时,杂质峰完全消失。在制备LDH-NO_3~-的基础上,选用硬脂酸钠(C_(18)H_(35)O_2Na)改性LDH-NO_3~-。通过XRD表征发现,当n(C_(18)H_(35)O_2Na)/n(Al)=1时,C_(18)H_(35)O_2~-插层效果较好,层间距由0.80nm增加到2.98 nm。热重与差热分析(TG-DTA)结果显示,以硬脂酸钠改性的LDH热稳定性良好。采用熔融挤出法制备了多组不同配方的尼龙6(PA6)复合材料。结果表明,当PA6:LDH:MRP=100(phr):9(phr):9(phr)时,复合材料的LOI为28.5%,垂直燃烧达到V-0级,且阻燃剂的使用不影响复合材料的拉伸性能。以硝酸铜、钼酸钠以及氢氧化钠为原料,采用沉淀法,在较低的温度下制备出片状一水合二钼酸叁铜(CMH)。结果显示,合成的CMH为(50～100)nm宽、(100～300)nm长的片状结构材料,且结晶性好,并具有很好的耐热性,起始分解温度达到320℃左右,能满足普通塑料的加工要求。采用熔融挤出法制备了多组不同配方的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料。结果表明,将CMH与MRP或MH复配使用时,能起到很好的协同阻燃作用。此外,当EVA:MRP:MH=100(phr):15(phr):60(phr)时,MRP/MH/EVA复合材料的LOI能达到为39%,且垂直燃烧为V-0级。以硫酸与高锰酸钾为氧化剂,磷酸为辅助插层剂,采用化学氧化法制备出具有高膨胀体积的可膨胀石墨(EG,粒径≤30μm)。XRD与扫描电子显微镜(SEM)结果表明,当硫酸与磷酸体积比为2:1时,氧化-插层效果最佳,膨胀体积达到102 mL·g~(-1)。X射线能谱(EDS)分析与傅立叶变换红外(FTIR)光谱分析显示,EG片层中可能插入了磷酸、硫酸以及Mn的磷酸二氢盐与硫酸盐等物质。TG-DTA结果表明,EG的起始膨胀温度应在160℃左右。采用熔融挤出法制备了多组不同配方的高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。结果表明,当HDPE:MRP:MH:EG=100(phr):15(phr):35(phr):5(phr)时,MRP/MH/EG/HDPE复合材料的LOI为28.5%,垂直燃烧能达到V-0级,且阻燃剂的加入对复合材料的拉伸强度影响不大。以氯化镁和氢氧化钠为原料,尿素为络合剂,采用反沉淀法制备了高纯片状氢氧化镁。XRD与EDS结果表明,当氯化镁浓度达到2 mol·L~(-1)时,就有杂质生成;使用尿素后,杂质会减少。当尿素量为30 g·L~(-1)时,杂质完全消失,此时制备的氢氧化镁为(30～120)nm的片状材料。以硬脂酸钠为改性剂,制备出改性氢氧化镁(MH)。结果显示,当硬脂酸钠用量为5%(wt)时,改性效果最好,与改性前相比,其形貌仍为片状,且粒径变化不大。采用熔融挤出法制备了多组不同配方的尼龙66(PA66)复合材料。结果表明,改性氢氧化镁(MH)与PA66的相容性很好,且少量MRP或MH的加入不会影响PA66复合材料的拉伸强度。当PA66:MRP:MH=100(phr):10(phr):8(phr)时,MRP/MH/PA66复合材料的垂直燃烧为V-0级,LOI能达到32%。
参考文献：
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[5]. 低发泡木粉/PVC复合材料研究[D]. 白晓艳. 东北林业大学. 2008
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[8]. 聚磷酸铵—叁氯化铁-5A分子筛对木材的协同阻燃抑烟作用[D]. 陶旬. 中南林业科技大学. 2014
[9]. 阻燃、低烟软质聚氯乙烯的制备与性能研究[D]. 张乐. 北京化工大学. 2014
[10]. 无卤阻燃剂的制备及在热塑性高分子材料中的阻燃应用[D]. 蒋文俊. 南京理工大学. 2009
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