硅胶_碳酸钾阻燃剂阻燃性能及阻燃机理的研究(标注过)
陶瓷化耐火硅橡胶材料的制备及其阻燃机理研究
陶瓷化耐火硅橡胶材料的制备及其阻燃机理研究硅橡胶（SR）是一种环保型高分子材料,完全燃烧生成SiO<sub>2</sub>和CO<sub>2</sub>,无有毒物质产生,不会对环境造成污染,在医学、材料、涂料等方面应用广泛。
特别是硅橡胶本身优异的热稳定性,配合成瓷填料、助熔剂等可实现硅橡胶复合材料的陶瓷化。
作为一种新型的复合防火材料,陶瓷化硅橡胶在防火电缆领域具有广阔的市场前景。
硅橡胶陶瓷化机制主要为高温燃烧时Si-O键会转变成连续、绝缘的网络状SiO<sub>2</sub>,助熔剂融化形成流动性液体填充在成瓷填料与SiO<sub>2</sub>之间,起到连接性“桥梁”的作用,冷却后形成陶瓷结构,进而有效保护金属基材。
如何降低硅橡胶防火复合材料的陶瓷化温度,提高陶瓷化转化率和陶瓷化强度,是陶瓷化硅橡胶材料研究中亟待解决的重要问题。
本文合成了热稳定性好、阻燃性能优良的聚磷腈微球（PZS）并以此为载体,成功将铂负载于聚磷腈微球的表面（Pt/PZS）,并将其与成瓷填料共用,探索催化成炭剂的有效负载、陶瓷化耐火硅橡胶材料的阻燃耐火机制及催化机理,力求提高硅橡胶复合材料的耐火性能与陶瓷化性能。
具体研究内容如下:首先采用六氯环三磷腈（HCCP）和4,4-二羟基二苯砜（BPS）为反应单体,合成了一种不熔不溶且具有高度交联结构的聚磷腈微球（PZS）,并以PZS微球为载体成功将纳米金属铂粒子（Pt）负载在其表面。
通过红外（FTIR）测试、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）以及热重分析（TG）探究了Pt粒子晶型结构以及阻燃剂的微观形貌和热稳定性能。
分析结果表明:金属Pt粒子均匀负载在PZS表面,粒子大小约为6 nm。
Pt/PZS微球热稳定性好,初始分解温度421.7℃,且残留率（800℃）可达56.0%,Pt/PZS 微球成炭性能优良。
有机硅的阻燃性能与机理
有机硅的阻燃性能与机理随着科技的不断发展，有机硅作为一种新型的高分子材料被广泛应用于各个领域。
相比于传统的有机材料，有机硅具有许多优异的性能，例如耐高温、耐腐蚀、耐候性好等。
然而，由于其材料结构的特殊性质，有机硅也存在着一些缺陷，其中之一就是其较差的阻燃性能。
为了提高有机硅的阻燃性能，科学家们开展了大量的研究，取得了一些积极的进展。
本文将探讨有机硅的阻燃性能与机理。
有机硅的阻燃性能不足阻燃性是评价一种材料抵抗火灾能力的重要指标。
在发生火灾时，如果材料没有良好的阻燃性能，就容易引起火势迅速蔓延，给人民生命财产造成不可预估的损失。
然而，有机硅的阻燃性能却不是很理想。
有机硅中的硅元素能够提供优异的热稳定性和机械强度，但是由于其C-Si键及Si-O键的极性小，化学键的活性低，导致其材料本身难以燃烧并且难以吸附住大量的自由基和不稳定的分子，从而无法有效地燃烧过程进行阻断。
有机硅的阻燃机理为了解决有机硅的阻燃性能问题，科学家们对其阻燃机理进行了深入的研究。
首先，目前学界认为有机硅的阻燃机理主要包括两类：一类是在有机硅中加入阻燃剂，使其具有更好的阻燃性能；另一类是直接利用有机硅分子中的官能基和杂原子进行改性。
一、加入阻燃剂目前，磷系、氮系、卤系等阻燃剂已被广泛地应用于有机硅的阻燃改性中。
在加入这些阻燃剂之后，可以增强有机硅材料的阻燃性和延迟燃烧作用，有效地遏制火灾的蔓延。
1.1 磷系阻燃剂磷系阻燃剂是一种常用的有机硅阻燃添加剂。
这些阻燃剂在高温下可以分解和去质子化，在分解产物中生成含磷的中间体，进而与火灾反应产生破坏自由基，抑制火焰蔓延。
1.2 氮系阻燃剂氮系阻燃剂也是一种常用的有机硅阻燃添加剂，其中以三聚氰胺和Melamine最为常用。
这些阻燃剂能够提供大量的氮原子，抑制一氧化碳和氢气等可燃气体的生成，从而控制火灾的发展。
1.3 卤系阻燃剂卤系阻燃剂包括氯、溴等元素。
这些元素能够在高温下产生可燃气体，从而干扰反应中的化学平衡，以达到抑制火焰蔓延的目的。
含硅高分子阻燃材料热解阻燃机理研究进展
并连锁风机停止运转。
5 结束语本文对地下停车场的通风排烟系统设计中的一些问题和做法及应该注意的一些事项进行了较全面的概括,但该类问题涉及专业面广、起步晚、规范要求不全等特点,笔者有不正之处,希专家、同仁批评指正!参考文献:[1] GB 5004521995(2005年版),高层民用建筑设计防火规范.[2] DBJ 0822000,上海市民用建筑防排烟技术规程.[3] 何耀东.中央空调.冶金工业出版社,1998.4.[4] 陆耀庆.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社,1993.6.收稿日期:2005207226;修回日期:2006203209作者地址:浙江省温州市车站大道大诚大厦E 栋3楼含硅高分子阻燃材料热解阻燃机理研究进展陈伟红,王 华(中国人民武装警察部队学院消防工程系,河北廊坊 065000)摘要:综述了有关含硅高分子阻燃材料的热解行为,对比不同含硅高分子聚丙烯酸甲酯(PM MA)体系材料的热释放速率、质量损失、红外光谱图,在分析热解产物中Si 元素分布及形貌变化的基础上对含硅高分子阻燃材料热解阻燃机理研究进行了评述。
关键词:阻燃材料;热解;聚硅氧烷;硅溶胶1 引言固体物质在热源和引火源作用下首先发生热分解释放出可燃性挥发物,而后是产生的可燃性气体发生剧烈的氧化反应,并放出大量的热。
因此,材料的燃烧速度快慢在一定程度上取决于材料热分解速度。
阻燃剂是向材料中添加的起到阻止或延缓材料燃烧的化学物质。
按其作用机理分为气相和凝固相阻燃剂两类。
气相阻燃剂如卤素类主要通过阻止气相中自由基链锁反应起到阻燃目的,而凝固相阻燃剂则通过提高材料的热分解温度、降低热分解速度和减小热释放速率等方式,起到延缓材料热分解和阻止热量向材料表面传输而达到阻燃的效果。
气相阻燃剂存在自身的弊端,其反应生成的物质会对大气造成破坏,随着人们对环境保护的日益重视,新型环保阻燃剂受到重视[1]。
由于含硅阻燃剂少烟、无毒,燃烧热释放速率低等特点,越来越受到重视,其发展空间广阔[2]。
硅橡胶阻燃开发研究进展
作者简介：薛帅伟（1989-），男，硕士研究生，现主要从事阻燃橡胶方面的研发工作。
收稿日期：2020-11-18多数天然、合成橡胶的主链结构以C —C 键为主，而硅橡胶的主链结构以Si —O 键为主，侧基有甲基、甲基乙烯基、甲基苯基乙烯基等多种类型，属于半无机、主链饱和、非晶、非极性弹性体橡胶材料。
主链中无双键存在、硅氧链呈螺旋型结构、较高的Si —O 键能使得硅橡胶在热稳定性、耐辐照、耐候性、耐高低温、弹性、生理惰性、老化性等方面展现出了优异的特性，其在电线电缆等应用领域非常广泛，随着国民经济的不断发展，输送带、导风筒、密封件、家用电器、船舶、汽车等行业对硅橡胶的阻燃也提出了一定的要求。
由于硅橡胶自身的氧指数较低、自熄性较差，遇到高温之后极易燃烧发生火灾，并且释放出的有毒有害气体严重危害人类健康[1]。
针对此种现象，降低硅橡胶的可燃性、火焰传播速度、生烟量及有毒有害气体排放已成为近年来阻燃领域不断研究探索的方向。
1 硅橡胶的燃烧过程及燃烧特性1.1 硅橡胶的燃烧过程为了弄清阻燃剂在硅橡胶中的作用，首先从燃烧角度考虑，对燃烧条件、分解产物、燃烧历程三个方面进行认识。
可燃物燃烧必备三大基本条件：温度、氧气、可燃物。
当可燃物浓度达到限定值并且周围温度超过其燃点时，材料会直接开始燃烧。
硅橡胶的燃烧主要由点燃和火焰扩散两个阶段组成。
伴随着周围温度升高及自身水分的蒸发，硅橡胶由固态进入熔融流动状态，分子链中的弱键开始断裂，在高温条件下，侧链当中的甲基、乙烯基和苯基会被硅橡胶阻燃开发研究进展薛帅伟，刘华夏，周侃，陈伟杰(清远市普塞呋磷化学有限公司，广东 清远 511540)摘要：简单介绍了硅橡胶的燃烧过程及其自身的燃烧特性，并确立了硅橡胶的阻燃研究方向。
综述了铝-镁系、磷氮系、硼硅铂系、膨胀型等不同类型阻燃剂在硅橡胶中的实际应用，并对未来阻燃技术进行了展望。
关键词：硅橡胶；燃烧过程；磷氮系阻燃剂；膨胀型阻燃剂；阻燃技术中图分类号：TQ333.92文章编号：1009-797X(2021)01-0014-04文献标识码：B DOI:10.13520/ki.rpte.2021.01.004氧化分解成甲酸、甲醛等各类小分子，此种现象会导致分子主链局部产生交联，硅橡胶会逐渐硬化。
新型阻燃材料的制备及燃烧性能研究报告
新型阻燃材料的制备及燃烧性能研究报告摘要本研究旨在开发一种新型阻燃材料，以提高材料在火灾中的防火性能。
通过合成和改性不同的聚合物基体，结合无机阻燃剂和添加剂，制备了一系列阻燃材料。
通过对这些材料的燃烧性能进行测试和分析，得出了一些有关材料阻燃性能的重要结论。
1. 引言火灾是一种常见的自然灾害，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
因此，研究和开发具有良好防火性能的材料对于提高火灾安全性至关重要。
传统的阻燃材料往往存在环境污染和毒性等问题，因此需要开发新型的阻燃材料来替代。
2. 实验方法在本研究中，我们选择了聚合物作为基体材料，并添加了无机阻燃剂和添加剂来改善材料的阻燃性能。
首先，我们合成了不同类型的聚合物基体，包括聚丙烯酸酯（PAA）、聚氨酯（PU）和聚酰亚胺（PI）。
然后，我们将无机阻燃剂和添加剂与聚合物基体进行混合，并通过热压成型的方法制备了阻燃材料。
3. 结果与讨论通过对制备的阻燃材料进行燃烧性能测试，我们得出了以下结论：3.1 燃烧性能新型阻燃材料在燃烧过程中表现出较低的烟雾密度和烟雾毒性，这有助于减少火灾中的烟雾排放对人体健康的影响。
此外，材料的燃烧速率较慢，延缓了火势的蔓延，提高了火灾扑灭的时间窗口。
3.2 热稳定性新型阻燃材料具有较高的热稳定性，能够在高温条件下保持其结构完整性。
这意味着材料在火灾中更难燃烧，减少了火灾蔓延的可能性。
3.3 机械性能新型阻燃材料在机械性能方面表现出良好的性能，具有较高的强度和韧性。
这使得材料在火灾中更难破裂和破坏，提供了更长的逃生时间。
4. 结论通过合成和改性聚合物基体，并添加无机阻燃剂和添加剂，我们成功制备了一系列新型阻燃材料。
这些材料在燃烧性能、热稳定性和机械性能方面表现出良好的性能。
这些结果为开发更安全和可靠的阻燃材料提供了重要的参考和指导。
关键词：阻燃材料，燃烧性能，聚合物基体，无机阻燃剂，热稳定性，机械性能。
阻燃硅胶真的阻燃吗？
随着硅橡胶的出现，阻燃硅胶在输电线路、电子电气和航空航天领域得到了广泛应用，阻燃硅胶因它的特性已经深受这个行业的喜爱，那么，为什么阻燃硅胶如此受欢迎且成为输电线路、电子电器和航空航天领域的团宠呢？下面让小编带大家了解下阻燃硅胶。
什么是阻燃硅胶？
典型的阻燃硅胶是具有导热,绝缘,防震性能，材质柔软表面自带粘性，操作方便，可应用在各种不规则零件表面与散热器,外壳等之间起导热填充作用。
有些导热硅胶加有玻璃纤维(或碳纤维)以增加其机械强度。
有些导热硅胶还涂覆有耐温压敏胶。
阻燃硅胶的产品介绍
1、阻燃硅胶的阻燃性符合UL94 V-0,适合模压工艺和挤出工艺
2、阻燃硅胶具有优异的耐高低温和电绝缘、阻燃性、在电线电缆行业应用广泛，如耐高低温、高绝缘性要求的电线电缆，原子能装置电线电缆的包覆材料都是使用的硅胶材料
阻燃硅胶有哪些产品特性？
1：阻燃性能优异，达到UL94-V0级；
2：良好的加工性能；
3：适合模压成型
4：产品符合ROHS等环保要求
阻燃硅胶适用于哪些领域？
用于电线电缆
阻燃硅胶布
阻燃硅胶按键。
阻燃硅胶生产工艺
阻燃硅胶生产工艺
阻燃硅胶是一种具有阻燃功能的硅胶材料，适用于需要阻燃性能的领域，如电子电器、建筑材料等。
下面我们来介绍一下阻燃硅胶的生产工艺。
首先，阻燃硅胶的原材料主要包括硅胶、阻燃剂、交联剂等。
硅胶是一种无色、透明、无味、无毒的高分子材料，具有良好的绝缘性能；阻燃剂是一种能够抑制燃烧的添加剂，可以提升硅胶的阻燃性能；交联剂是一种能够使硅胶分子交联形成三维网络结构的化学物质，提高硅胶的机械强度和稳定性。
其次，阻燃硅胶的生产过程分为配料、搅拌、流延、固化等步骤。
首先，按照一定比例将硅胶、阻燃剂和交联剂等原材料进行配料，保证各种原材料的比例合适；然后，将配料好的原材料放入搅拌机中进行搅拌，使其充分混合；接下来，将搅拌好的混合物通过流延工艺，即将混合物倾倒在流延机上，然后通过流延机的调整，使其均匀地流动并形成所需的厚度和宽度；最后，将流延好的硅胶放入固化室中进行固化，使其完全固化成硅胶制品。
最后，阻燃硅胶生产工艺中还需要注意一些关键点。
首先，配料时要保证原材料的比例准确，以防止硅胶中阻燃效果不佳；其次，在搅拌过程中，需要控制好搅拌时间和速度，以确保混合物充分混合，并且不能出现气泡；此外，流延工艺中要控制好流延机的温度和速度，以确保硅胶可以均匀地流动并形成所需的形状；最后，固化过程中，应控制好固化时间和温度，以确保硅胶可以完全固化成制品。
总之，阻燃硅胶的生产工艺包括配料、搅拌、流延和固化等步骤。
在整个生产过程中，需要注意原材料比例、搅拌时间和速度、流延机的温度和速度以及固化时间和温度等关键点，以确保生产出质量稳定的阻燃硅胶制品。
低烟无卤阻燃聚烯烃的研究进展和应用前景_瞿保钧
综述低烟无卤阻燃聚烯烃的研究进展和应用前景瞿保钧 , 陈 伟, 谢荣才, 王正洲, 吴 强(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,高分子科学与工程系,安徽合肥 230026)摘 要: 结合近几年来在低烟无卤阻燃聚烯烃研究的系列工作,综述了该领域国内外研究的最新进展,重点论述了聚合物纳米插层化合物、可膨胀石墨体系、硅胶/碳酸钾体系、氢氧化镁和硼酸锌、有机磷系和磷-氮系膨胀型阻燃剂在无卤阻燃聚烯烃中所取得的主要成果,展望了其应用前景。
关键词: 无卤阻燃剂;聚烯烃;纳米插层化合物;可膨胀石墨;氢氧化镁;磷-氮系膨胀型阻燃剂中图分类号: T Q 314.248 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2002)03-0361-07上世纪八十年代以来,卤素和卤-锑系阻燃剂统治整个阻燃剂市场,如十溴联苯醚、四溴双酚A 、氯化石蜡和三氧化二锑等。
但是含卤素阻燃材料燃烧时释放出大量烟雾、有毒和腐蚀性卤化氢气体,由于它们的扩散速度远大于火焰的扩散速度,在火灾中妨碍了人们的撤离和灭火工作,使生命财产遭到严重损失。
在火灾中,造成人员伤亡的主要原因是火灾中的烟气,被动吸入烟气致死的人员比直接烧死的要多得多,据统计表明,火灾中85%以上的死因与烟气有关,其中大部分是吸入了烟尘及有毒气体昏迷后而致死的〔1〕。
近几年来,欧洲阻燃协会提出了禁用多溴二苯醚的法案,荷兰首先实施,其它国家如德国开始仿效〔2〕。
即使在美国,虽然由于种种原因,卤素阻燃剂仍然在大量使用,但从事本领域的科学家在他们公开发表的文章中也声称卤素阻燃剂的前景并不光明。
多数阻燃剂生产公司都在“两方下赌注”,在推出含卤阻燃剂的同时,积极开发和生产无卤阻燃剂,全球三家最主要的溴系阻燃剂生产公司(Albem arle 公司、Great Lake 公司、Dead Sea Bromine 公司)也开始转向无卤阻燃剂的开发,并已有商品供应。
这三家最主要的溴系阻燃剂生产公司的转向标志着阻燃剂品种的战略性转变〔3〕。
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硅胶 碳酸钾阻燃剂阻燃性能及阻燃机理的研究田丽 张宏(中国人民武装警察部队学院 廊坊 065000)摘 要 硅胶 碳酸钾阻燃剂是一种新型的阻燃剂。
它通过形成膨胀型炭化层,在凝聚相起阻燃作用。
该阻燃剂能够明显降低聚丙烯、纤维素、聚乙烯、尼龙6,6、PS等高聚物的燃烧性能,且不会增大这些高聚物一氧化碳及烟气的生成量。
另外,本文通过实验提出几种可能的阻燃机理,并对此进行了分析。
通过分析表明,炭层迅速增加的原因可能是化学催化或物理作用,较为合理的解释是硅胶分子的气孔效应。
关键词 硅胶 碳酸钾 阻燃性能 阻燃机理气孔效应 锥形量热仪1 引言近年来,塑料、橡胶、合成纤维等聚合物材料及其制品的发展非常快,它们正在迅速代替传统的钢材、无钢金属以及天然聚合物(如木材、天然橡胶等),广泛应用于工业、农业、军工等产业部门,已为人们日常生活所必需。
可是,目前生产的高聚物材料大多数属易燃或可燃性材料;且燃烧时,热释放速率大,热值高,火焰传播速度快,同时还会产生浓烟和有毒气体,对人们的生命安全造成极大威胁。
因此,如何提高合成高聚物材料的抗燃性已成为一个急需解决的问题。
为了提高合成材料的抗燃性,人们提出了各种各样的方法,其中常用的方法有以下几种:(1)提高其点火能;(2)减小火焰传播速度;(3)减小释热速率;(4)减小毒性物质及烟气的生成。
热稳定性好的聚合物虽能满足以上要求,但价格一般比较昂贵,且物理性能和加工性能不如热稳定性差的聚合物(如大部分商品聚合物PE、PS、PP、PVC等)。
对于热稳定性较差的高聚物一般采用添加阻燃剂的方法减小其火灾危险性,但这种添加剂必须对材料的物理性质、加工性质以及价格的影响较小才能满足要求。
卤系阻燃剂具有效力强、对材料相容性好、机械性能影响小,已成为当今阻燃剂市场的主流产品,但其燃烧产生的烟雾中含有氢卤酸,导致了单纯由火灾所不能引起的对电路系统和其它金属物品的腐蚀;同时卤化氢对人的呼吸系统及其它器官刺激性强,危害严重。
在封闭条件下,如煤矿、高层建筑、学校、医院、火车、飞机、轮船等场所强烈要求使用无烟、无毒或低烟、低毒的阻燃材料。
另外人们普遍认为某些卤系阻燃剂的燃烧和再循环对环境会造成负面影响,因此国外阻燃技术新动向之一是开发无卤化和低发烟量的阻燃剂。
其中,通过促进膨胀型炭化层的形成,在凝聚相起作用的阻燃方式在现阶段占有不可忽视的地位。
膨胀型炭化层的形成降低高聚物可燃性的机理体现在以下几个方面:1)炭化层的生成,固化了部分碳和氢元素,减少了可燃挥发分的生成量;2)炭化层具有较低的热传导性能,可看作是内部基材的绝热保护层;3)炭化层的形成同时阻挡了热分解产物与外界的物质交换,以及外部空气向反应区的扩散。
炭化层的物理结构对以上这些作用的影响很大,厚且多泡的炭层结构的阻燃效果明显优于脆且薄的炭层结构;炭层的生成温度必须高于聚合物的生成温度,且低于聚合物的热分解温度,这样才能起到阻燃效果;另外,炭化层在燃烧过程中形成的越早,阻燃效果越好。
目前,国内、外一些阻燃研究所正努力研究聚合物在燃烧过程中的成炭机理、成炭方法,以促进成炭,从而使添加剂能更好的发挥阻燃作用。
我们对含硅聚合物的研究表明,这些含硅的聚合物无论单独作用、与聚合物混合使用,还是作为共聚体,都是很有发展前途的阻燃剂。
2 实验部分研究中所使用的聚合物和添加剂为硅胶(Fisher scientific公司,28-200目);碳酸钾(马林克罗特公司,粒状);聚丙烯PP(Scientific公司的聚合物产品,重均分子量=240000g mol);聚苯乙烯PS(Scien tific公司的聚合物产品,重均分子量=45000g mol);苯乙烯 丙烯腈SAN(GE聚合物);聚甲基异丁烯酸,PMMA(Du Pont,El vacite);聚乙烯醇PVA(Scientific公司的聚合物产品,数均分子量=86000g mol,重均分子量=178000g mol,经NaOH水溶液处理后99 7%为水合物);尼龙6,6(Rhone Poulenc)和 纤维素(Sigma Chemical公司,纤维含量99 5%)。
将添加剂和聚合物同时放于研钵中研碎(一般添加剂的重量百分组成不超过10%)。
将粉状试样(40g-50g)利用热压机压缩[在22MPa(10吨)的压力,1500 或形成玻璃体的温度下保持3-5mi n倒入75mm 7~8mm的盘中,制成锥形试样。
利用锥形量热仪在热辐射强度为35kW m2的情况下测量上述试样的可燃性,表1中列出了纯聚合物试样及加入硅胶、碳酸钾以后的混合物试样的实验结果。
若假设添加剂全部进入燃烧后的剩余物,其成炭量可用下面公式表示:成炭量=(聚合物燃烧后剩余物的重量-加入添加剂的重量) 试样的总重量利用He-Ne激光灯在燃烧产物出口处测量烟雾的削弱面积(SEA)值,可用这一数值来表示燃烧产物中烟粒子的浓度。
3 硅胶-碳酸钾阻燃性能研究3 1 对热塑性聚合物的阻燃性能研究3 1 1 聚丙烯(PP)商品聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚苯乙烯(PS)被点燃后,能迅速燃烧,且燃烧彻底,很少或基本没有炭化层的形成。
研究发现,当加入硅胶和碳酸钾(SG-PC)的混合物之后,促进了这些高聚物炭层的产生,且降低了高聚物的燃烧性能。
表1列出了有关锥形量热仪实验的有关数据,其中最能够反映物质火灾危险性的数据是最高释热速率(PHRR)(如图1所示。
)表1 锥形量热仪的测量结果试样直径75mm 8mm 成碳量(%)LOI(%)峰值RHR(k W m2)平均RHR(kW m2)平均燃烧热(MJ kg)总释放热量(MJ m2)平均CO产量(kg kg)PP0-1760800383600 04 PPw+6%SG+4%PC10-740(58%)510333000.04 PS01817401010252800.07 PS w+6%SG+4%PC6241190(31%)720252500.07 PMMA018720570233200.01 PMMAw+3%SG+1%PC1525420(42%)250212300.05 PVA4-610380172200.03 PVAw+6%SG+4%PC43-190(68%)110121000.03纤维素4-310160111000.02纤维素w+6%SG+4%PC32-150(52%)705300.04 SAN2-1500840252000.07 SANw+6%SG+4%PC3-1130770231700.06尼龙6,61301131640231100.02尼龙6,6w+3%SG+2%PC533530(53%)390221000.02尼龙6,6w+6%SG+4%PC630550(52%)370241000.02SG=硅胶,PC=K2CO3图1 聚丙烯PP热释放速率曲线图热通量:35kw m2 PP:75m m 7mm PP+6%SG+4%PC:75mm 10m m 在该添加剂的存在下:最高热释放速率(PHRR)降低了58%,总热释放量(total H.R)降低了28%图3 TPO作为阻燃剂时一氧化碳的生成量图2 一氧化碳的生成量随时间的变化情况在硅胶和碳酸钾SG-PC 的存在情况下,最高释热速率减少了58%;总热释放量降低了28%;聚丙烯产生了19%的炭层,其中含碳量为10%;一氧化碳(CO)的产量如图2所示,大部分燃烧时间内一氧化碳产量无明显变化,只是在熄灭阶段,可能是由于不完全氧化而造成一定的增加;烟气的生成量无明显的改变;由于气相区域没什么变化,可推测该添加剂主要是在凝聚相对聚丙烯起作用。
3 1 2 聚苯乙烯(PS)聚苯乙烯的实验结果与聚丙烯的相似,本身燃烧后无炭化层生成,在添加剂的作用下其含碳量增为6%(16%产炭量);最高释热速率PHRR 值降低了31%,总热释放量降低了11%;一氧化碳CO 生成量及烟气产量无明显变化。
3 1 3 聚甲基异丁烯酸(PMMA)聚甲基异丁烯酸属燃烧无炭生成的热塑性高聚物,仅在使用了极少量的硅胶和碳酸钾(3%SG,2%PC)之后,阻燃效果就非常明显:最终产物中含碳量15%(24%产炭量);最高释热速率PHRR 降低了42%;总热释放量降低了28%;同样类似于聚丙烯PP 、聚苯乙烯PS,烟气的生成量无明显变化,只是CO 的生成量有所增加;并且随着添加剂量的增加,阻燃效果将会更加明显。
3 2 对成炭高聚物的阻燃性能研究3 2 1 聚乙烯醇(PVA)聚乙烯醇是一种线性无卤 高聚物,它在燃烧后能产生炭化层(3~5%)。
从锥形量热仪实验发现:硅胶 碳酸钾这一新型阻燃添加剂对聚乙烯醇(PVA)的阻燃效果比较明显:加入后,含碳量变为43%(49%含炭量);最高释热速率(PHRR)降低了68%;总热释放量降低了54%;燃烧生成热降低了29%;一氧化碳的生成量没有变化;烟气的生成量降低了66%。
3 2 2 纤维素(CELLULOSE)纤维素是当今市场上使用较为广泛的高聚物,它在燃烧过程中同样会产生一定的炭层,考虑到硅胶 碳酸钾添加剂对聚乙烯醇PVA 的阻燃效果比较明显,有人对它也进行了相应的研究,实验结果如表1所示:在添加剂的存在下,纤维素生成产物的含碳量有了较大的增加,其值为32%(39%产炭量);最高释热速率PHRR 降低了52%;总热释放量降低了66%;燃烧热降低了53%;一氧化碳的生成量增加了50%,(主要原因是在燃烧熄灭阶段的不完全氧化所至,如图三所示);烟气的生成量降低了26%。
无论是聚乙烯醇PVA 还是纤维素CELLULOSE 都证明了硅胶 碳酸钾主要是在凝聚相发挥阻燃作用。
添加剂的加入不但增加了成炭量,降低了聚合物的质量损失率,添加剂的存在同时还加快了水分从聚乙烯醇PVA 、和纤维素CE LLULOSE 的散失速率,进而减少了可燃物周围可燃气体的浓度,导致烟气浓度下降,降低了可燃物的燃烧性能。
3 2 3 苯乙烯丙烯腈(SAN)表1同样列出了苯乙烯丙烯腈的有关实验数据。
研究可知,硅胶 碳酸钾添加剂对苯乙烯丙烯腈的阻燃作用不是很强,与对聚苯乙烯PS的作用效果相似,纯的苯乙烯丙烯腈(SAN)燃烧时的产炭量约为2%,而在添加剂存在的情况下仅升至3%,实验结果说明硅胶 碳酸钾添加剂不宜作为苯乙烯丙烯腈以及其它苯乙烯共聚物的阻燃剂。
将上述实验的研究结果进行比较发现:添加剂的阻燃效果大小同聚合物本身有一定的关系:PP=PMMA >PS,PVA>CEELULOSE>SAN,但具体是聚合物的什么性质导致了这些不同,还有待于进一步研究。
3 3 硅胶 碳酸钾阻燃剂与氧化三苯膦(TPO)阻燃性能比较磷系阻燃剂的开发是阻燃添加剂无卤化的另一个有效途径。
其中有机磷系阻燃剂因与高聚物的相容性好,对材料的机械性能影响小等优点得到广泛应用,而无卤的磷酸酯和含氮磷化合物克服了含卤化合物所引起的对环境的不利因素,成为国内外新型阻燃剂的开发方向。