4A分子篩對(duì)軟質(zhì)PVC阻燃抑煙作用

沸石多孔具有吸附功能,通過tg、sem等研究了沸石對(duì)pvc的阻燃抑煙作用。研究表明:沸石能吸收hcl,減少pvc燃燒過程中hcl的表觀釋放量,沸石對(duì)pvc具有一定的阻燃作用,在pvc/沸石的炭層表面有沸石覆蓋層,起到較好的絕熱屏蔽作用。在pvc/沸石燃燒殘余物的炭層內(nèi)部有沸石填充,基材、碳和沸石形成復(fù)合材料提高阻燃作用。

　　 第32卷　第2期 2009年4月 煤炭轉(zhuǎn)化 coalconversion vol.32　no.2 apr.2009 　　 　3中煤能源公司和山西省朔州市政府企業(yè)自主創(chuàng)新科技資助項(xiàng)目(yfzx(08)04). 1)副教授;2)碩士生;3)講師,西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院,710055　西安 收稿日期:2008210212;修回日期:2009202226 粉煤灰提取硫酸鋁的殘?jiān)苽?a分子篩 3 白光輝1)　徐　鵬2)　滕　瑋2)　王香港2)　邢遠(yuǎn)清3) 　　摘　要　利用粉煤灰酸法提取硫酸鋁的殘?jiān)鼮樵?采用固相合成法進(jìn)行4a分子篩的合成. 并對(duì)其制備工藝條件和產(chǎn)品性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得到相應(yīng)的較佳工藝條件為:粉煤灰酸渣∶氫氧 化鋁∶氫氧化鈉=10∶4∶15;焙燒溫度8

采用單因素法分析了分子篩類型及用量對(duì)磷氮阻燃劑浸漬楊木單板制備的膠合板的阻燃性能和膠合性能的影響。研究結(jié)果表明:分子篩在磷氮阻燃膠合板中顯示出良好的協(xié)效阻燃作用。加入量為1%時(shí)就能夠顯著提高阻燃膠合板的阻燃性能,不同類型分子篩對(duì)阻燃性能的提高程度依次為4a>5a>13x>3a;分子篩在協(xié)效阻燃的同時(shí),還可以提高阻燃膠合板的膠合強(qiáng)度。分子篩加入量為3%時(shí)阻燃膠合板的膠合強(qiáng)度提高最大,各類型分子篩對(duì)膠合強(qiáng)度的提高程度依次為13x>5a>4a>3a。

研究了氫氧化鎂的表面改性及其在軟質(zhì)聚氯乙烯(pvc)中的應(yīng)用。通過tem、bet對(duì)改性前后的氫氧化鎂進(jìn)行了表征,通過tg對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行了熱失重分析;考察了氫氧化鎂用量對(duì)軟質(zhì)pvc體系阻燃性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:改性氫氧化鎂比表面積有所增大;在314～430℃范圍內(nèi),氫氧化鎂失重27.5%;改性氫氧化鎂在軟質(zhì)pvc體系中有較好的相容性和分散性;添加40g改性氫氧化鎂,體系的氧指數(shù)由25.5%提高到27.7%,拉伸強(qiáng)度由23.6mpa下降到18.6mpa,既達(dá)到了較好的阻燃效果,又對(duì)力學(xué)性能的影響不大。

采用分子篩與磷酸酯類阻燃劑(p-2)復(fù)配制備了高耐熱、無鹵阻燃聚碳酸酯(pc)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(abs)合金。研究了4a分子篩、13x分子篩與p-2復(fù)配對(duì)pc/abs合金阻燃性能、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明,分子篩與p-2的復(fù)配能有效地縮短pc/abs合金余焰燃燒時(shí)間;分子篩使pc/abs合金體系的韌性降低,剛性提高,耐熱性能提高;p-2與經(jīng)偶聯(lián)劑處理的4a分子篩復(fù)配而成的阻燃劑的性能較好。

綜述了無機(jī)阻燃劑對(duì)聚氯乙烯(pvc)阻燃和抑煙性能的影響,對(duì)阻燃劑和抑煙劑作了分類介紹。重點(diǎn)介紹了金屬氫氧化物、銻系、硼系、錫系、紅磷和含鋅化合物等阻燃劑,對(duì)各體系進(jìn)行了比較,指出各體系的阻燃機(jī)理、添加量、以及常用的改進(jìn)方法。介紹了水滑石、沸石、蒙脫土等新型無機(jī)阻燃劑,這些阻燃劑在pvc的應(yīng)用中具有潛在的優(yōu)勢(shì),具有添加量少、阻燃效率高的優(yōu)點(diǎn)。阻燃劑與抑煙劑的超細(xì)化、活性化、復(fù)合化是pvc阻燃與抑煙改性的發(fā)展方向。

通過均勻?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)方法研究了moo3/zno/app(聚磷酸銨)三元復(fù)合抑煙阻燃體系對(duì)硬質(zhì)pvc復(fù)合材料的抑煙阻燃性能、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性的影響,用spss軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了回歸分析。結(jié)果表明,當(dāng)moo3、zno、app分別為2.5份、3.5份和9份時(shí),復(fù)合材料的協(xié)同抑煙阻燃性能最好,最大煙密度(smd)由100降低到77.5,煙密度等級(jí)(sdr)由85.3降低到57.4,極限氧指數(shù)由44.5%提高到65.0%。復(fù)合材料的力學(xué)性能略有下降,拉伸強(qiáng)度由36.3mpa降至33.7mpa,斷裂伸長率由48.1%降至44.7%。熱重分析表明,moo3/zno/app三元復(fù)合抑煙阻燃體系使硬pvc失重溫度范圍變窄,最大失重溫度降低了近50℃,而失重速率明顯降低。

聚氯乙烯(PVC)阻燃抑煙的研究進(jìn)展

賦予軟聚氯乙烯材料阻燃性的方法中,添加無機(jī)阻燃消煙劑是被普遍采用的方法之一.它具有方便、有效、廉價(jià)等特點(diǎn).是目前軟pvc材料阻燃消煙手段的主流.通過對(duì)比幾種不同pvc材料阻燃消煙劑的優(yōu)缺點(diǎn),可以看出,軟pvc材料阻燃消煙劑應(yīng)向高效低毒、復(fù)合、耐候、阻燃持久的方向發(fā)展.

用極限氧指數(shù)(loi)、煙密度和剩炭率研究了錫酸鹽和mg(oh)2復(fù)合阻燃劑對(duì)軟pvc的阻燃消煙作用。用熱分析方法研究了阻燃軟pvc從室溫到800℃的降解過程,結(jié)合對(duì)材料燃燒后剩炭結(jié)構(gòu)的觀察對(duì)阻燃機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。結(jié)果表明:錫酸鹽和mg(oh)2復(fù)合使用能明顯提高對(duì)軟pvc的阻燃效率,mg(oh)2主要通過脫水吸熱作用使材料的阻燃性能提高,而錫酸鹽可分別在凝聚相和氣相起作用,但主要為凝聚相l(xiāng)ewis酸催化機(jī)理。

以纖維狀海泡石為原料,通過簡單的酸洗改性制備用于軟質(zhì)pvc的阻燃添加劑。酸洗改性的海泡石采用sem、ir和xrd技術(shù)進(jìn)行表征,結(jié)果表明海泡石在強(qiáng)酸條件下產(chǎn)生鏈斷裂現(xiàn)象,海泡石由長纖維變成短纖維,海泡石孔狀結(jié)構(gòu)塌陷,表面的游離羥基數(shù)增多,氫鍵形式的si-oh減少,得到的無定形二氧化硅仍保持纖維狀結(jié)構(gòu)。將改性海泡石添加至軟質(zhì)pvc制品中進(jìn)行阻燃性能測(cè)試,獲得較好的阻燃性能,海泡石阻燃pvc的tg分析表明,海泡石能改善pvc的熱分解過程。

分子篩的知識(shí) 分子篩：分子篩是一類具有規(guī)則可調(diào)變均勻孔徑的多孔材料，具有很大的比 表面積和孔容。對(duì)多種氣體有非常好的吸附性能。分子篩具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)， 已被作為催化材料、氣體分離與吸附劑、離子交換劑等廣泛用于石油與天然氣加 工、精細(xì)化工、環(huán)保與核廢料處理等領(lǐng)域。具有更好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性。 在工業(yè)上，孔隙率高且通常用于氣體或蒸氣混合物分離的吸附劑主要有沸石分子 篩、活性炭、活性粘土、硅膠及插性氧化鋁。 沸石：是一種是一種離子型極性吸附劑，孑l隙結(jié)構(gòu)規(guī)整，孔道表面高度極 化。其成分為含有水架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽類，其晶體結(jié)構(gòu)中有眾多的空腔，并有(zhòng)n孔道將這些孔道聯(lián)通。在未處理前，孔道中常含有結(jié)合水，加熱可使水分脫出并 且不破壞孔道結(jié)構(gòu)。經(jīng)過加熱脫水后，便形成了大量的空腔。 沸石分子篩：沸石分子篩是結(jié)晶硅鋁酸鹽，以其規(guī)整的晶體結(jié)構(gòu)、均勻一致 的孔分布和可調(diào)變的表面性質(zhì)在

將不同晶型的bi2o3阻燃劑添加到軟質(zhì)pvc材料中,采用極限氧指數(shù)和煙密度評(píng)價(jià)bi2o3對(duì)軟質(zhì)pvc的阻燃性能,并與常用的氧化銻(sb2o3)和鉬酸銨協(xié)同阻燃劑進(jìn)行阻燃抑煙比較,結(jié)果表明:5%的β-bi2o3阻燃劑添加至軟質(zhì)pvc時(shí)氧指數(shù)達(dá)35.5,煙密度為75%;而6%氧化銻與3%鉬酸銨協(xié)同添加后軟質(zhì)pvc的氧指數(shù)達(dá)到35,煙密度為85.5%。sem和tg/dsc表征bi2o3在軟質(zhì)pvc中的分散和熱分解特性,結(jié)果表明:β-bi2o3的在pvc樹脂中分散性優(yōu)于α-bi2o3,bi2o3的加入使pvc前期熱釋放速率降低,后期分解釋放小分子速度和數(shù)量均有所降低,增加了成碳率,從而提高pvc的氧指數(shù)和降低煙密度。

采用溶膠-凝膠法合成了具有尖晶結(jié)構(gòu)的鋁酸鋅。用x射線衍射儀、掃描電鏡表征合成的鋁酸鋅。通過熱分析方法研究了用鋁酸鋅作阻燃劑的軟pvc從室溫到800℃的熱降解過程,通過極限氧指數(shù)(loi)、煙密度測(cè)試器測(cè)試手段研究了鋁酸鋅對(duì)軟pvc的阻燃作用。結(jié)果表明:采用溶膠-凝膠法合成的鋁酸鋅具有尖晶結(jié)構(gòu)、粒徑較小且分布均勻。添加物質(zhì)量1.5%的鋁酸鋅的軟pvc樣品loi達(dá)29.8,吸光度降至53.0%,達(dá)到一般軟質(zhì)pvc的阻燃要求。

將聚磷酸三聚氰胺(mpp)作為阻燃劑阻燃pa6,研究了高效成炭(劑cfa)和4a分子篩對(duì)mpp阻燃pa6性能的影響,并通過熱失重分(析tga)對(duì)材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:cfa和4a分子篩對(duì)mpp具有協(xié)效阻燃作用,加速了pa6阻燃時(shí)的成炭化學(xué)反應(yīng),改善了炭層結(jié)構(gòu)。當(dāng)阻燃體系中添加26%的mpp、4%的cfa和2%的4a分子篩時(shí)p,a6的氧指數(shù)可達(dá)到35%,垂直燃燒通過ul94v—1級(jí)。

研究了納米水滑石(ldhs)/納米氧化鋅(zno)復(fù)合體系對(duì)硬質(zhì)聚氯乙烯(pvc-u)材料抑煙阻燃、力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能的影響,以及納米粉體在pvc-u材料中的分散情況。結(jié)果表明,當(dāng)納米ldhs為3份、納米zno為2份時(shí),兩者之間具有良好的協(xié)同效應(yīng);pvc-u材料燃燒時(shí)的煙密度等級(jí)降低到68.80(明顯好于gb/t8627-1999);氧指數(shù)達(dá)到61.8%;力學(xué)性能無明顯變化;熱重分析表明質(zhì)量保持率明顯高于對(duì)照樣品,600℃殘重率由11.8%提高到22.6%;通過透射電子顯微鏡觀察納米ldhs/zno復(fù)合組分為5份時(shí),能夠達(dá)到納米級(jí)分散效果。

采用自制的聚乙烯蠟接枝馬來酸酐對(duì)竹粉進(jìn)行改性,并制備了pvc/竹粉復(fù)合材料;研究了改性竹粉用量對(duì)pvc/竹粉復(fù)合材料阻燃抑煙性能的影響。結(jié)果表明:①pvc/竹粉復(fù)合材料的氧指數(shù)隨著改性竹粉用量的增加而下降;②當(dāng)改性竹粉的用量為10~50份時(shí),pvc/竹粉復(fù)合材料的垂直燃燒性能達(dá)到fv-0級(jí),水平燃燒性能達(dá)到fh-1級(jí);③pvc/竹粉復(fù)合材料的最大煙密度、煙密度等級(jí)均隨著改性竹粉用量的增加而下降。

以酸溶粉煤灰提取氯化鐵后的殘?jiān)鼮樵?采用堿熔-水熱法制備4a分子篩,系統(tǒng)研究了反應(yīng)體系堿度、陳化時(shí)間、晶化時(shí)間及晶化溫度對(duì)4a分子篩鈣離子交換能力和物相組成的影響,所得產(chǎn)品通過x射線衍射、透射電鏡、激光粒度分析儀等進(jìn)行分析與表征。研究結(jié)果表明,在堿度7.5、陳化24h、晶化溫度90℃、晶化4h的條件下,可獲得結(jié)晶度好、平均粒徑1.503μm、平均孔徑0.4nm,鈣離子交換能力305.54mg/g的4a分子篩。

以4a分子篩為阻燃改性劑,bl阻燃劑為阻燃劑,壓制了阻燃膠合板。研究了4a分子篩用量對(duì)bl阻燃劑處理膠合板的膠合強(qiáng)度與阻燃性能的影響。結(jié)果表明:加入適量的4a分子篩,阻燃膠合板的膠合強(qiáng)度顯著提高,對(duì)阻燃性能影響較小。當(dāng)分子篩添加量為8%時(shí),阻燃膠合板的膠合強(qiáng)度可達(dá)到1.08mpa,氧指數(shù)為42.2%。

采用不同阻燃劑對(duì)軟質(zhì)pvc進(jìn)行阻燃抑煙改性,并針對(duì)氧指數(shù)、煙密度、熱重分析等關(guān)鍵項(xiàng)目進(jìn)行分析表征。結(jié)果表明,氧化銻/錫酸鋅/羥基氧化鐵(feooh)三元復(fù)配阻燃劑在軟質(zhì)pvc體系中具有良好的協(xié)同作用,相比單獨(dú)使用氧化銻或氧化銻/錫酸鋅阻燃劑,可同時(shí)滿足阻燃和抑煙的需求。

探討了分子篩對(duì)阻燃膠合板膠合性能的影響，以4a分子篩與13x分子篩為膠黏劑填料，聚磷酸銨為阻燃劑，壓制阻燃膠合板。并比較了面粉、4a分子篩、13x分子篩不同用量對(duì)阻燃膠合板的膠合性能的影響。結(jié)果表明：4a分子篩與13x分子篩均能提高阻燃膠合板的膠合強(qiáng)度。其中，4a分子篩在加入量為10％時(shí)膠合板的膠合強(qiáng)度達(dá)到最大值，13x分子篩在加入量為3％時(shí)膠合板的膠合強(qiáng)度達(dá)到最大值。面粉的加入會(huì)降低阻燃膠合板的膠合強(qiáng)度。

分子篩因量子尺寸效應(yīng)及界面耦合效應(yīng)的影響而具有奇異的物理、化學(xué)等許多優(yōu)良性能,近10年間分子篩被應(yīng)用到材料阻燃研究領(lǐng)域之中。文中在簡要介紹分子篩類型和功能特性的基礎(chǔ)上,以分子篩在材料阻燃中的應(yīng)用研究為分析對(duì)象,得出分子篩是很好的阻燃協(xié)效劑,只需添加少量的分子篩就能提高阻燃效果,引入分子篩進(jìn)行木質(zhì)材料阻燃符合木質(zhì)材料阻燃劑開發(fā)抑煙、低毒、環(huán)保等發(fā)展趨勢(shì);進(jìn)一步探討了引入分子篩到木質(zhì)材料阻燃研究中的前景。