改性海泡石對(duì)軟質(zhì)PVC阻燃性能和熱分解影響

研究了硅酸鹽對(duì)軟聚氯乙烯(pvc)的阻燃作用。通過熱分析法研究了經(jīng)阻燃處理后軟pvc從室溫到800℃的熱降解過程;通過剩炭率的測定,結(jié)合用掃描電子顯微鏡(sem)對(duì)樣品燃燒后剩炭結(jié)構(gòu)的觀察,探討了硅酸鹽的阻燃機(jī)理。結(jié)果表明:經(jīng)硅酸鹽處理的樣品具有較高的氧指數(shù)(oi)和剩炭率,與未處理的樣品相比具有較好的阻燃性能。硅酸鹽的加入可改變pvc的熱降解過程,使起始降解溫度降低,最大失重速率加快,硅酸鹽對(duì)軟pvc的阻燃主要是由于凝聚相的lewis酸催化作用以及高溫下生成的玻璃體對(duì)剩炭的保護(hù)作用造成的。

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。

文章通過三種不同的制樣方式對(duì)阻燃pvc電工套管進(jìn)行制樣,并進(jìn)行煙密度試驗(yàn)、氧指數(shù)試驗(yàn)、垂直燃燒試驗(yàn)和熱釋放速率試驗(yàn),從而探討不同制樣方式對(duì)阻燃pvc電工套管阻燃性能的影響。

對(duì)發(fā)泡劑n,n′-二亞硝基五亞甲基四胺(h)、粗發(fā)泡劑(th)及其與偶氮二甲酰胺(ac)共混物用差示掃描量熱儀進(jìn)行分析以及討論各種ac共混物對(duì)軟質(zhì)pvc發(fā)泡材料的影響。當(dāng)ac/th/h/穩(wěn)定劑質(zhì)量比為4.0/0.8/0.4/6.2時(shí),復(fù)合發(fā)泡劑受熱時(shí)分解緩慢、放出熱量較小,獲得的材料力學(xué)性能優(yōu)異、泡孔均勻細(xì)密。

研究氫氧化鋁(ath)對(duì)聚氯乙烯力學(xué)性能的影響,并在此基礎(chǔ)上研究硼酸鋅(zb)對(duì)無鹵阻燃聚氯乙烯體系的力學(xué)性能、阻燃性能以及電學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著硼酸鋅的加入,體系的力學(xué)性能先提高后降低,硼酸鋅與ath有協(xié)同阻燃抑煙作用,體積電阻率在整個(gè)過程中呈下降的趨勢。

利用熱重分析儀并借助電導(dǎo)率測定法探討了5種常見阻燃劑（al（oh）3、mg（oh）2、dbdpo、c3h4n6和硼酸鋅）對(duì)pvc熱解時(shí)hcl釋放過程的影響。結(jié)果表明：加入mg（oh）2和al（oh）3的pvc體系在第一階段的最大熱解速率提高近1倍，dbdpo使pvc體系在第一階段的熱解速率和第二階段的熱解質(zhì)量增加，c3h3n6使pvc體系在第二階段的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大幅下降，硼酸鋅使體系的最大質(zhì)量損失率大幅下降；al（oh）。能加快進(jìn)體系釋放hcl，并且釋放總量增加；mg（oh）2能促使體系提前釋放hcl，但釋放總量減少；dbdpo促進(jìn)pvc體系釋放hcl；c3h3n6在pvc熱解前期促進(jìn)體系釋放hcl，后期則起到抑制作用；硼酸鋅抑制體系前期釋放hcl，促進(jìn)后期釋放hcl。

研究了聚磷酸銨(app)及其兩種微膠囊,即環(huán)氧樹脂包覆的聚磷酸銨(epapp)和密胺-甲醛樹脂包覆的聚磷酸銨(mfapp)在軟質(zhì)聚氯乙烯(pvc)體系中阻燃性能、力學(xué)性能以及阻燃劑與軟質(zhì)pvc之間的相容性。研究發(fā)現(xiàn),在軟質(zhì)pvc體系中,app經(jīng)過微膠囊化改性后其氧指數(shù)稍微有所降低,垂直燃燒級(jí)別在20%添加量下都能達(dá)到ul94v-0級(jí),但其拉伸強(qiáng)度有明顯改善。掃描電鏡(sem)結(jié)果表明兩種app微膠囊與基體的相容性有所提高。

以膨脹石墨（eg）分別和三聚氰胺（ma）或磷酸三乙酯（tep）組成2種無鹵復(fù)合型阻燃劑，用于聚氨酯硬泡的阻燃。結(jié)果表明，每100份聚醚多元醇，當(dāng)eg用量均為10份，第二種阻燃劑ma或tep添加量為15～25份時(shí)，所得的聚氨酯硬泡的氧指數(shù)可提高至27．0～29．7，說明復(fù)合阻燃劑使聚氨酯硬泡的阻燃性能明顯提高；密度約為45ks／m^3的阻燃聚氨酯硬泡的壓縮強(qiáng)度在192～252kpa范圍，與未阻燃聚氨酯硬泡相比有所下降;導(dǎo)熱系數(shù)在21．2—22．5mw／（m·k）范圍。

采用錐形量熱儀、氧指數(shù)(loi)、垂直燃燒法和熱重分析研究不同類型溴系阻燃劑對(duì)聚丙烯阻燃性的影響,并對(duì)溴銻協(xié)效比進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明:脂肪溴與脂環(huán)溴在降低熱釋放速率和提高loi上明顯優(yōu)于芳香溴;當(dāng)溴阻燃劑與sb2o3的質(zhì)量比為3∶1時(shí),溴銻協(xié)同阻燃效果最好;錐形量熱儀和loi方法在評(píng)價(jià)阻燃材料的燃燒性能中具有一致性;熱重分析表明,溴銻阻燃劑為氣相阻燃,添加了溴阻燃劑的聚丙烯具有兩個(gè)熱解階段,第一階段為阻燃劑的分解,可有效抑制點(diǎn)燃,阻燃劑對(duì)第二階段初始分解溫度的提高可以改善阻燃性能。

施加不同用量的磷系阻燃劑(0%、2%、4%、6%、8%)于皮革復(fù)鞣工序,研究其對(duì)皮革阻燃性能的影響。通過測定其濕熱穩(wěn)定性、干熱穩(wěn)定性、成炭性、垂直燃燒、煙密度及氧指數(shù)等,比較其不同添加量對(duì)皮革性能的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),磷系阻燃劑施加量為8%時(shí),所得皮革的抗燃性最好。

用阻燃劑螺環(huán)磷酰四氫吡咯酯(tpsp)與水性聚丙烯酸酯膠黏劑復(fù)合制成阻燃涂層膠,對(duì)棉布進(jìn)行阻燃整理。通過正交實(shí)驗(yàn)得到了較優(yōu)的阻燃整理?xiàng)l件:阻燃劑與黏合劑聚丙烯酸酯的質(zhì)量比(阻/膠)為1.5∶1,棉布與阻燃膠的質(zhì)量比(布/阻+膠)為60∶40,焙烘溫度為140℃,焙烘時(shí)間為1.5min。在該條件下,棉布的loi值由未阻燃的18.2%提高到28.9%,阻燃等級(jí)達(dá)到b1級(jí),斷裂強(qiáng)力由未阻燃的364n(經(jīng)向)和320n(緯向)提高到917n(經(jīng)向)和472n(緯向),說明阻燃劑tpsp不但提高了棉布的阻燃性,而且提高了棉布的斷裂強(qiáng)力。對(duì)優(yōu)化條件下整理的棉布進(jìn)行熱重分析,結(jié)果表明,棉布的初始分解溫度由未阻燃的314.5℃降低到287.6℃,降低了26.9℃;600℃時(shí)的殘留量由未阻燃的0.29%增加到38.87%,增加了38.58%,說明阻燃劑tpsp有效地提高了棉布的成炭性能。

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。

利用熱分析技術(shù)和錐形量熱儀測試法,研究了多種阻燃劑對(duì)pvc熱解和燃燒特性的影響。結(jié)果表明,由于不同種類的阻燃劑對(duì)pvc的阻燃機(jī)理不同,對(duì)pvc熱解過程和燃燒特性影響各異,有的阻燃劑將pvc的初始分解溫度提前,分解反應(yīng)的活化能降低,使pvc提前脫水成炭,達(dá)到阻燃的目的;另一些阻燃劑顯著推遲pvc的熱分解,以延遲pvc的著火。從錐形量熱儀的分析結(jié)果可以看出,阻燃劑的加入,使pvc的熱釋放速率明顯降低,起到了阻燃作用。

介紹了煤礦用pvc整芯輸送帶的阻燃原理、配方,分析了主要組分對(duì)阻燃性能的影響。實(shí)踐證明,采用協(xié)同效應(yīng)好的阻燃體系組合,能夠達(dá)到良好的阻燃效果,大幅度提高pvc整芯輸送帶的阻燃性能。

采用紅外光譜(ftir)和熱重分析法(tga)對(duì)不同無鹵阻燃劑(二乙基次磷酸鋁alpi與磷酸三聚氰胺mpp)加聚醚酰亞胺的pbt配方體系的ul94性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明:alpi體系的阻燃性能可達(dá)v0級(jí)。同時(shí),tga與ftir分析表明:alpi通過焦化形成凝聚相而起阻燃作用,而mpp在pbt燃燒時(shí)處于氣相并未起保護(hù)作用。

文章采用共沉淀法合成納米鐵酸鋅,用x-ray衍射儀、tem對(duì)其進(jìn)行表征。通過氧指數(shù)檢測、熱重分析及拉伸強(qiáng)度檢測,考察了鐵酸鋅添加量對(duì)軟pvc性能的影響。結(jié)果表明:采用共沉淀法合成的鐵酸鋅具有尖晶石結(jié)構(gòu),粒徑為5~10nm;鐵酸鋅添加量為2.5份時(shí),軟pvc試樣氧指數(shù)由25.4%提高到29.7%,達(dá)到一般阻燃要求,明顯地改善了軟pvc試樣的熱分解性能,試樣的最終殘?zhí)苛坑?1.22%提高到20.69%;適宜的鐵酸鋅添加量,可以提高軟pvc試樣的拉伸強(qiáng)度和韌性。

通過阻燃劑氫氧化鎂(mh)、三水氫氧化鋁(ath)、膨脹型阻燃劑(ifr)、硼酸鋅(zb)等以單一或協(xié)同復(fù)配的形式對(duì)酚醛樹脂體系阻燃性能的影響進(jìn)行了研究。利用差熱分析(dta)對(duì)體系的曲線形貌、放熱量等熱行為進(jìn)行研究,并對(duì)體系的氧指數(shù)、垂直燃燒等級(jí)及產(chǎn)煙率等燃燒性能進(jìn)行了測定。結(jié)果表明,燃燒放出熱量最小的體系為mh/ath/ifr/zb/pf,較純酚醛樹脂體系降低了65%,氧指數(shù)最大的體系為mh/ath/ifr/zb/pf,數(shù)值為93.4,較純酚醛樹脂體系的氧指數(shù)43.6提高了1.2倍。添加阻燃劑后,體系的垂直燃燒等級(jí)由ul94v-1級(jí)均提高至ul94v-0級(jí),產(chǎn)煙率最低的體系為mh/ath/pf,數(shù)值為72%。

研究了膨脹型阻燃劑聚磷酸銨(app)、季戊四醇(per)和三聚氰胺(mel)對(duì)甲基乙烯基硅橡膠的硫化特性、力學(xué)性能和阻燃性能的影響,通過觀察硅橡膠的燃燒灰燼,研究了硅橡膠的燃燒行為和膨脹型阻燃劑對(duì)硅橡膠的阻燃機(jī)理。結(jié)果表明,隨著阻燃劑app用量的增大,硅橡膠的正硫化時(shí)間延長,焦燒時(shí)間縮短,力學(xué)性能下降,阻燃性能提高。不加阻燃劑的硅橡膠的氧指數(shù)為27.4%,當(dāng)app用量為40份時(shí),硅橡膠的氧指數(shù)為28.6%,垂直燃燒等級(jí)為fv-0級(jí);隨著膨脹型阻燃劑app/per/mel用量的增大,硅橡膠的氧指數(shù)增加,當(dāng)app/per/mel用量分別為30/5/5份時(shí),硅橡膠的氧指數(shù)為32%,垂直燃燒等級(jí)為fv-0級(jí)。硅橡膠的燃燒灰燼具有明顯的"殼-芯"結(jié)構(gòu),表明燃燒過程中硅橡膠分子鏈和填料發(fā)生了相分離,其中殼層為白色致密物,隨著膨脹型阻燃劑用量的增大,芯層顏色由半透明白色轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?表明膨脹型阻燃劑有利于成炭阻燃。

通過氧指數(shù)、垂直燃燒等級(jí)及產(chǎn)煙率測定研究了氫氧化鋁(ath)、氫氧化鎂(mh)、膨脹石墨(eg)、膨脹型阻燃劑(ifr)等以單一或協(xié)同復(fù)配的形式對(duì)酚醛樹脂(pf)體系阻燃性能的影響,并采用差熱分析(dta)對(duì)體系的微觀熱行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,放熱量最小的體系為ath/mh/eg/pf,ath/mh/eg/ifr/pf體系的氧指數(shù)最大,達(dá)到96。ath/mh/pf體系的產(chǎn)煙率最低(72%)。添加阻燃劑后,體系的垂直燃燒等級(jí)可提高到ul94v-0級(jí)。

以聚磷酸銨(app)和季戊四醇(per)為膨脹阻燃體系(ifr)制備了含有埃洛石納米管(hnts)的無鹵膨脹阻燃聚丙烯(pp)復(fù)合材料。通過極限氧指數(shù)和熱失重分析儀(tga)以及錐形量熱儀(cone)研究了天然納米材料埃洛石納米管(hnts)的加入對(duì)膨脹阻燃pp阻燃性能與熱穩(wěn)定性的影響,并通過掃描電鏡(sem)對(duì)殘?zhí)啃蚊策M(jìn)行了觀察和分析。結(jié)果表明,加入2份(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的hnts后,材料的極限氧指數(shù)提高到32%,達(dá)到ul-94v0級(jí)別,熱釋放速率降低到222kw/m2,加入hnts后形成的炭層結(jié)構(gòu)更致密,阻燃效果更好。

對(duì)4a分子篩及其與al(oh)3或(和)mg(oh)2組成的復(fù)配體系作為軟質(zhì)pvc阻燃抑煙添加劑的性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:4a分子篩作為單一添加劑時(shí),只有在添加量較大的情況下才對(duì)軟質(zhì)pvc有較好的阻燃效果,但抑煙性能不太理想;4a分子篩與al(oh)3或mg(oh)2組成的二元復(fù)合添加物對(duì)軟質(zhì)pvc具有很好的抑煙或阻燃效果,且二元組分之間存在著協(xié)效阻燃或抑煙作用;4a分子篩與al(oh)3及mg(oh)2組成的三元復(fù)合體系對(duì)軟質(zhì)pvc同時(shí)具有很好的阻燃和抑煙性能,三者的最佳質(zhì)量比為1∶1∶10,按此最佳配比,當(dāng)總添加量為35%時(shí),測得相應(yīng)pvc材料的氧指數(shù)為41,煙密度等級(jí)(sdr)為57.64,但力學(xué)性能下降。

采用錐形量熱計(jì)對(duì)不同熱老化程度的阻燃pvc電纜的引燃特性和熱釋放規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,電纜試樣的引燃時(shí)間隨熱老化程度的增加而延長,老化前期引燃時(shí)間增大較快,后期減緩;熱釋放速率的初始峰值隨熱老化程度的增加呈下降趨勢;火災(zāi)性能指數(shù)隨老化時(shí)間的延長總體呈下降的趨勢。故與新投入使用的電纜相比,老化電纜的引燃危險(xiǎn)和熱危險(xiǎn)相對(duì)減小。