改性海泡石對軟質(zhì)PVC阻燃性能和熱分解影響

研究了硅酸鹽對軟聚氯乙烯(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,結合用掃描電子顯微鏡(sem)對樣品燃燒后剩炭結構的觀察,探討了硅酸鹽的阻燃機理。結果表明: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剩炭的保護作用造成的。

通過均勻實驗設計方法研究了moo3/zno/app(聚磷酸銨)三元復合抑煙阻燃體系對硬質(zhì)pvc復合材料的抑煙阻燃性能、力學性能和熱穩(wěn)定性的影響,用spss軟件對試驗結果進行了回歸分析。結果表明,當moo3、zno、app分別為2.5份、3.5份和9份時,復合材料的協(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(sdr)由85.3降低到57.4,極限氧指數(shù)由44.5%提高到65.0%。復合材料的力學性能略有下降,拉伸強度由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阻燃pvc電工套管進行制樣,并進行煙密度試驗、氧指數(shù)試驗、垂直燃燒試驗和熱釋放速率試驗,從而探討不同制樣方式對阻燃pvc電工套管阻燃性能的影響。

對發(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行分析以及討論各種ac共混物對軟質(zhì)pvc發(fā)泡材料的影響。當ac/th/h/穩(wěn)定劑質(zhì)量比為4.0/0.8/0.4/6.2時,復合發(fā)泡劑受熱時分解緩慢、放出熱量較小,獲得的材料力學性能優(yōu)異、泡孔均勻細密。

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

利用熱重分析儀并借助電導率測定法探討了5種常見阻燃劑（al（oh）3、mg（oh）2、dbdpo、c3h4n6和硼酸鋅）對pvc熱解時hcl釋放過程的影響。結果表明：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)量分數(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pvc體系釋放hcl；c3h3n6在pvc熱解前期促進體系釋放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,垂直燃燒級別在20%添加量下都能達到ul94v-0級,但其拉伸強度有明顯改善。掃描電鏡(sem)結果表明兩種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種無鹵復合型阻燃劑，用于聚氨酯硬泡的阻燃。結果表明，每100份聚醚多元醇，當eg用量均為10份，第二種阻燃劑ma或tep添加量為15～25份時，所得的聚氨酯硬泡的氧指數(shù)可提高至27．0～29．7，說明復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度在192～252kpa范圍，與未阻燃聚氨酯硬泡相比有所下降;導熱系數(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聚丙烯阻燃性的影響,并對溴銻協(xié)效比進行優(yōu)化。結果表明: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;當溴阻燃劑與sb2o3的質(zhì)量比為3∶1時,溴銻協(xié)同阻燃效果最好;錐形量熱儀和loi方法在評價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熱解階段,第一階段為阻燃劑的分解,可有效抑制點燃,阻燃劑對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%)于皮革復鞣工序,研究其對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皮革性能的影響。試驗發(fā)現(xiàn),磷系阻燃劑施加量為8%時,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合制成阻燃涂層膠,對棉布進行阻燃整理。通過正交實驗得到了較優(yōu)的阻燃整理條件: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%,阻燃等級達到b1級,斷裂強力由未阻燃的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力。對優(yōu)化條件下整理的棉布進行熱重分析,結果表明,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。

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

利用熱分析技術和錐形量熱儀測試法,研究了多種阻燃劑對pvc熱解和燃燒特性的影響。結果表明,由于不同種類的阻燃劑對pvc的阻燃機理不同,對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,分解反應的活化能降低,使pvc提前脫水成炭,達到阻燃的目的;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,分析了主要組分對阻燃性能的影響。實踐證明,采用協(xié)同效應好的阻燃體系組合,能夠達到良好的阻燃效果,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性能進行研究。結果表明:alpi體系的阻燃性能可達v0級。同時,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燃燒時處于氣相并未起保護作用。

文章采用共沉淀法合成納米鐵酸鋅,用x-ray衍射儀、tem對其進行表征。通過氧指數(shù)檢測、熱重分析及拉伸強度檢測,考察了鐵酸鋅添加量對軟pvc性能的影響。結果表明:采用共沉淀法合成的鐵酸鋅具有尖晶石結構,粒徑為5~10nm;鐵酸鋅添加量為2.5份時,軟pvc試樣氧指數(shù)由25.4%提高到29.7%,達到一般阻燃要求,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)同復配的形式對酚醛樹脂體系阻燃性能的影響進行了研究。利用差熱分析(dta)對體系的曲線形貌、放熱量等熱行為進行研究,并對體系的氧指數(shù)、垂直燃燒等級及產(chǎn)煙率等燃燒性能進行了測定。結果表明,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由ul94v-1級均提高至ul94v-0級,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)對甲基乙烯基硅橡膠的硫化特性、力學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硅橡膠的阻燃機理。結果表明,隨著阻燃劑app用量的增大,硅橡膠的正硫化時間延長,焦燒時間縮短,力學性能下降,阻燃性能提高。不加阻燃劑的硅橡膠的氧指數(shù)為27.4%,當app用量為40份時,硅橡膠的氧指數(shù)為28.6%,垂直燃燒等級為fv-0級;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app/per/mel用量分別為30/5/5份時,硅橡膠的氧指數(shù)為32%,垂直燃燒等級為fv-0級。硅橡膠的燃燒灰燼具有明顯的"殼-芯"結構,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)同復配的形式對酚醛樹脂(pf)體系阻燃性能的影響,并采用差熱分析(dta)對體系的微觀熱行為進行了研究。結果表明,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可提高到ul94v-0級。

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)對殘?zhí)啃蚊策M行了觀察和分析。結果表明,加入2份(質(zhì)量分數(shù),下同)的hnts后,材料的極限氧指數(shù)提高到32%,達到ul-94v0級別,熱釋放速率降低到222kw/m2,加入hnts后形成的炭層結構更致密,阻燃效果更好。

對4a分子篩及其與al(oh)3或(和)mg(oh)2組成的復配體系作為軟質(zhì)pvc阻燃抑煙添加劑的性能進行了研究。結果表明:4a分子篩作為單一添加劑時,只有在添加量較大的情況下才對軟質(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組成的二元復合添加物對軟質(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組成的三元復合體系對軟質(zhì)pvc同時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,當總添加量為35%時,測得相應pvc材料的氧指數(shù)為41,煙密度等級(sdr)為57.64,但力學性能下降。

采用錐形量熱計對不同熱老化程度的阻燃pvc電纜的引燃特性和熱釋放規(guī)律進行試驗研究。結果表明,電纜試樣的引燃時間隨熱老化程度的增加而延長,老化前期引燃時間增大較快,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;火災性能指數(shù)隨老化時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和熱危險相對減小。