無機(jī)阻燃劑處理木材的燃燒傳熱過程及其分解特性

自從有機(jī)合成高分子材料廣泛使用后，人類即開始面臨新的火災(zāi)威脅，原因是這類材料絕大部分是易燃或可燃的。當(dāng)前，全球火災(zāi)形勢仍很嚴(yán)峻。我國近年也火災(zāi)頻繁、損失慘重。據(jù)粗略估計，目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家的火災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失約為gdp的0．1％～0．2％，間接經(jīng)濟(jì)損失有時可達(dá)gdp的1％。

詳細(xì)介紹了無機(jī)阻燃劑的阻燃機(jī)理,研究了各種無機(jī)阻燃劑對增塑聚氯乙烯性能的影響,同時發(fā)現(xiàn)了它們在阻燃方面的協(xié)同效應(yīng)作用

自從有機(jī)合成高分子材料廣泛使用后,人類即開始面臨新的火災(zāi)威脅,原因是這類材料絕大部分是易燃或可燃的。當(dāng)前,全球火災(zāi)形勢仍很嚴(yán)峻。我國近年也火災(zāi)頻繁、損失慘重。據(jù)粗略估計,目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家的火災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失約為gdp的0.1%～0.2%,間接經(jīng)濟(jì)損失有時可達(dá)gdp的1%。阻燃劑的使用是防止和減少火災(zāi)的戰(zhàn)略性措施之一。下面介紹氫氧化鋁的阻燃作用,讓學(xué)生們多方位更深切地感受化學(xué)就在我們生活中以及培養(yǎng)他們的安全意識及社會責(zé)任感,同時也為學(xué)生們學(xué)習(xí)物質(zhì)的用途打開一扇新的窗口。

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、廉價等特點.是目前軟pvc材料阻燃消煙手段的主流.通過對比幾種不同pvc材料阻燃消煙劑的優(yōu)缺點,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.

研究了多聚芳基磷酸酯px220分別與納米蒙脫土和硼酸鋅復(fù)配對聚碳酸酯/丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物(pc/abs)合金的阻燃性能、熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能及熱變形溫度的影響。結(jié)果表明:用2份納米蒙脫土和3份硼酸鋅分別與10份px220復(fù)配制備阻燃pc/abs,其氧指數(shù)分別達(dá)到28%和32%,燃燒性能達(dá)到ul94v-0級。掃描電鏡和熱重分析表明,復(fù)配阻燃劑阻燃pc/abs合金的炭層能有效隔絕熱量的傳遞,阻止pc/abs合金熱降解,pc/abs合金熱穩(wěn)定性明顯提高。

采用a1(oh)3、zb-2335(硼酸鋅-2335)以及sb2o3等無機(jī)阻燃劑對pvc木塑復(fù)合材料進(jìn)行阻燃處理,并通過測定氧指數(shù)、拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度項目研究不同的阻燃劑配方及含量對材料的阻燃性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:(1)隨著a1(oh)3,zb-2335以及sb2o3添加量的增加,復(fù)合材料的氧指數(shù)(loi)都呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。sb2o3阻燃效率最高,當(dāng)添加量為9份時,氧指數(shù)達(dá)到35.2%;(2)無機(jī)阻燃劑的加入普遍降低了復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度,但對拉伸強(qiáng)度起到了一定的增強(qiáng)作用。

根據(jù)木材阻燃機(jī)理,以磷-氮體系阻燃劑為主進(jìn)行復(fù)配,獲得3組配方(質(zhì)量比):三聚氰胺∶磷酸∶硼酸=2∶2∶3;聚磷酸銨∶雙氰胺=2∶1;尿素∶雙氰胺∶磷酸=1∶3∶4。每組配方分別配制濃度為5%,10%,15%的阻燃液,采用浸漬法在恒溫80℃下,浸漬24h處理白楊木材試樣。利用錐形量熱儀在熱輻射功率為50kw/m2的條件下,對阻燃處理后的木材試樣以及空白試樣進(jìn)行燃燒特性分析。實驗結(jié)果表明,三聚氰胺、磷酸、硼酸組成的配方在增強(qiáng)木材試樣的耐火性、抑制試樣產(chǎn)煙量和一氧化碳生成率方面效果顯著;聚磷酸銨app、雙氰胺組成的配方在控制木材試樣燃燒速度和降低總熱釋放量方面效果顯著;尿素、雙氰胺、磷酸組成的配方在提高載藥量、降低熱釋放速率、延長點燃時間、抑制二氧化碳生成率方面效果顯著;3組配方在降低木材試樣的質(zhì)量損失率和有效燃燒熱方面效果相近。綜合各項分析結(jié)果,確定尿素、雙氰胺、磷酸按1∶3∶4的比例(質(zhì)量比)配制濃度為15%的阻燃液為最佳配方。

根據(jù)木材阻燃機(jī)理,以磷-氮體系阻燃劑為主進(jìn)行復(fù)配,獲得3組配方(質(zhì)量比):三聚氰胺∶磷酸∶硼酸=2∶2∶3;聚磷酸銨∶雙氰胺=2∶1;尿素∶雙氰胺∶磷酸=1∶3∶4。每組配方分別配制濃度為5%,10%,15%的阻燃液,采用浸漬法在恒溫80℃下,浸漬24h處理白楊木材試樣。利用錐形量熱儀在熱輻射功率為50kw/m2的條件下,對阻燃處理后的木材試樣以及空白試樣進(jìn)行燃燒特性分析。實驗結(jié)果表明,三聚氰胺、磷酸、硼酸組成的配方在增強(qiáng)木材試樣的耐火性、抑制試樣產(chǎn)煙量和一氧化碳生成率方面效果顯著;聚磷酸銨app、雙氰胺組成的配方在控制木材試樣燃燒速度和降低總熱釋放量方面效果顯著;尿素、雙氰胺、磷酸組成的配方在提高載藥量、降低熱釋放速率、延長點燃時間、抑制二氧化碳生成率方面效果顯著;3組配方在降低木材試樣的質(zhì)量損失率和有效燃燒熱方面效果相近。綜合各項分析結(jié)果,確定尿素、雙氰胺、磷酸按1∶3∶4的比例配制濃度為15%的阻燃液為最佳配方。

石油化工 petrochemicaltechnology2006年第35卷第1期 [收稿日期]2005-07-24;[修改稿日期]2005-09-10。 [作者簡介]賈云(1957)),男,重慶市人,碩士,副教授,電話 023-89126759,電郵jiayuncq@163.com。 [基金項目]重慶市科技計劃項目。 無機(jī)阻燃劑高聚合度聚磷酸銨的研制 賈云 1 ,陳君和 2 (1.重慶科技學(xué)院化工學(xué)院,重慶400050;2.中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所,四川成都610065) [摘要]以五氧化二磷、磷酸銨鹽、尿素為原料、氨氣為保護(hù)氣,制備了高聚合度聚磷酸銨無機(jī)阻燃劑?？疾炝宋逖趸?、磷酸 銨鹽、尿素的用量和反應(yīng)溫度對聚磷酸銨平均聚合度的影響。

橡膠是可燃物,在特定條件下能燃燒和延燃。但當(dāng)橡膠中添加某些物質(zhì)后能使燃燒過程延緩、甚至終止,這些添加物被稱為橡膠阻燃劑。本文對橡膠的燃燒過程、阻燃機(jī)理及橡膠專用阻燃劑進(jìn)行了介紹。

非金屬礦物在開發(fā)無機(jī)阻燃劑中的應(yīng)用

2003無機(jī)阻燃劑_氫氧化鋁

選用新型木材阻燃劑slb對馬尾松和南洋楹兩種木材進(jìn)行了阻燃處理,并用氧指數(shù)法和木垛法對處理后木材的阻燃性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明:用slb阻燃劑處理木材,載藥量達(dá)到40kg/m3以上時,阻燃性能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,阻燃效果隨著載藥量的增大而增強(qiáng)。在載藥量相近時,南洋楹木材比馬尾松木材的阻燃效果顯著。

為有效預(yù)防和控制木質(zhì)材料引起的火災(zāi),需對不同木材的燃燒性能加以研究分析。本研究主要利用錐形量熱儀對各種木材燃燒性能進(jìn)行測試,得出了燃燒過程中的有效燃燒熱量、熱釋放速率和總釋放的熱量等相關(guān)有效數(shù)據(jù),并以此來進(jìn)行木材燃燒的降解和阻燃。

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pvc的阻燃機(jī)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(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。

將無機(jī)阻燃劑聚磷酸銨、氧化銻添加到高密度聚乙烯中,制得阻燃格柵材料,通過氧指數(shù)法和燃燒試驗測得了其阻燃效果,并得出了最佳的阻燃劑添加量。

采用錐形量熱儀法,評價木材阻燃劑frw的系列產(chǎn)品frw-c1和frw-c2的阻燃性能。結(jié)果表明,當(dāng)熱輻射功率為50kw/m2時,frw-c1和frw-c2阻燃處理紅松的熱釋放速率、總熱釋放比紅松素材顯著降低,點燃時間、殘余物質(zhì)量分?jǐn)?shù)和火災(zāi)性能指數(shù)均比素材大幅提高,二者均能有效地降低木材燃燒時的熱釋放和發(fā)生強(qiáng)烈火災(zāi)的潛在危險性,阻燃作用顯著。

前不久，在北京工商大學(xué)舉辦的阻燃劑與阻燃材料發(fā)展方向研討會上，與會專家稱國內(nèi)領(lǐng)先水平的第三代木材阻燃劑——樹脂型阻燃劑已研發(fā)成功并投入工業(yè)化應(yīng)用。目前山東、四川等地的多家人造板生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開始采用第三代木材阻燃技術(shù)生產(chǎn)阻燃型人造板。

利用煙密度儀、錐形量熱儀研究了阻燃劑對聚氯乙烯燃燒產(chǎn)煙的影響。結(jié)果表明,三氧化二銻、三聚氰胺等四種阻燃劑使pvc熱解燃燒的產(chǎn)煙量大幅度增加,促進(jìn)pvc熱解燃燒失重;紅磷、氫氧化鎂等四種阻燃劑對pvc熱解燃燒的產(chǎn)煙量及燃燒失重影響較小;硼酸鋅使pvc熱釋放速率峰值降低、質(zhì)量損失速率減小,熱釋放速率峰值出現(xiàn)的時間推遲。隨著氫氧化鎂、十溴二苯乙烷在pvc中含量的增加,其燃燒產(chǎn)煙量減少。氫氧化鎂的量對pvc燃燒失重速率和失重量影響明顯。三氧化二銻和氫氧化鎂混合、十溴二苯乙烷和聚磷酸銨混合阻燃對pvc熱解燃燒的產(chǎn)煙影響較小,而三氧化二銻與硼酸鋅混合阻燃劑對pvc的燃燒影響顯著。

無機(jī)磷系阻燃劑包括紅磷(微膠囊化紅磷)、聚磷酸銨、磷酸鹽(如磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨等)。介紹了紅磷、聚磷酸銨、磷酸鹽等無機(jī)阻燃劑的性質(zhì)、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和用途等。概括了無機(jī)磷系阻燃劑生產(chǎn)、性能和阻燃應(yīng)用研究情況。

為開發(fā)阻燃效率高、成本低的阻燃劑,將木材阻燃劑frw與水溶性聚磷酸銨(app)復(fù)配,進(jìn)行樟子松木材處理和處理試樣的熱重分析,及熱釋放速率、總熱釋放量、有效燃燒熱、質(zhì)量損失和煙氣濃度檢測。結(jié)果表明,與frw和app單獨處理試樣相比,frw和app之間具有阻燃協(xié)同效應(yīng),復(fù)配制劑處理試樣的成炭率提高,阻燃性能明顯提高。

采用測量極限氧指數(shù)(loi)和錐形量熱儀動態(tài)燃燒兩種方法評價了含硅阻燃劑(sfr-h)與高聚磷酸銨/三聚氰胺氰尿酸鹽(app/mca)膨脹阻燃體系在聚乙烯基體中的協(xié)同阻燃性,并通過紅外光譜(ft-ir)、x射線衍射(waxd)和掃描電鏡(sem)分析炭層結(jié)構(gòu)和成分來研究其協(xié)同阻燃機(jī)理。研究表明,sfr-h/app/mca協(xié)同阻燃體系可明顯提高聚乙烯的loi值和降低燃燒熱釋放速率,具有較好的協(xié)同阻燃性,兩者在燃燒過程中一起熱氧化分解,形成陶瓷狀含硅、硼、磷元素的化合物,對表面膨脹炭層起著增強(qiáng)作用,同時也提高了膨脹炭層的熱氧穩(wěn)定性和阻隔性能,從而提高了阻燃效果。