湿热老化对聚合物基保温材料燃烧性能的影响

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湿热环境对复合材料疲劳性能的影响

湿热环境对复合材料疲劳性能的影响

湿热环境对复合材料疲劳性能的影响沙勐;熊欣;许名瑞;曾本银;郭鑫;程小全【期刊名称】《高科技纤维与应用》【年(卷),期】2017(042)004【摘要】湿热环境对复合材料性能的影响可以归于对基体性能和界面性能影响的综合,一般湿热环境下材料性能会有所降低,但某些情况下湿热反而会使复合材料的力学性能提高.湿热环境下疲劳初始损伤出现较迟,最终破坏时纤维表面较为光滑,少有基体附着.实验对湿热疲劳试验过程中的环境、载荷、终止条件等几个部分进行讨论,其中试验件吸湿方法和湿热环境保证是进行湿热环境下疲劳试验需考虑的重点.对目前提出的3种疲劳寿命预测方法进行了对比,提出其一致的表达形式,并根据湿热环境对于复合材料疲劳寿命的影响规律,给出了该预测模型在湿热环境下的修正方法.【总页数】7页(P37-43)【作者】沙勐;熊欣;许名瑞;曾本银;郭鑫;程小全【作者单位】北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191;中国直升机设计研究所,江西景德镇333001;中国直升机设计研究所,江西景德镇333001;中国直升机设计研究所,江西景德镇333001;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191;北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】V258【相关文献】1.树脂基复合材料T300/5405的吸湿性能及湿热环境对力学性能的影响 [J], 刘建华;曹东;张晓云;陆峰2.湿热环境对AC318/S6C10-800玻璃纤维复合材料面内剪切性能影响 [J], 王翔; 贾普荣; 陶春虎; 陈新文3.湿热环境对AC318/S6C10-800复合材料拉伸性能的影响 [J], 王翔; 贾普荣; 陶春虎; 陈新文4.湿热环境对碳纳米纸复合材料性能的影响分析 [J], 何栋; 唐婷5.湿热环境对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响 [J], 周松;贾耀雄;许良;边钰博;涂宜鸣因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

空气湿度对硬质聚氨酯保温性能的作用

空气湿度对硬质聚氨酯保温性能的作用

建筑节能是执行国家环境保护和节约能源政策的主要内容,是贯彻国民经济可持续发展的重要组成部分。

硬质聚氨酯保温材料作为一种新型建筑材料很早就已用于建筑领域。

20世纪60年代早期,英国就将硬质聚氨酯做成夹芯板,用在墙体和屋顶。

因此,研究硬质聚氨酯保温材料的老化机理非常重要。

保温材料保温性能主要以材料本身的导热系数来衡量,导热系数是材料本身所固有的属性,表征物质传递热量能力的大小[1].邓朝晖[2]等对影响建筑材料导热系数的因素进行了综述,认为影响材料导热系数的因素有材料密度、湿度、化学成分、空隙大小、闭口孔隙率、空隙内气体的种类等。

硬质聚氨酯泡沫的导热系数主要取决于泡孔内气体的热导率值,气体热导率值越低,泡沫的热导率值也越低[3].硬质聚氨酯泡沫的老化研究主要集中在热老化或热氧降解方面[4-6].[7]采用湿热老化试验模拟了聚氨酯弹性体的室内贮存老化,研究结果表面酯基水解是聚氨酯弹性体室内贮存过程中老化的主要原因,刘元俊等[8]通过对比室内贮存老化规律和人工加速湿热老化规律,同样表明酯基水解是硬质聚氨酯泡沫塑料压缩性能下降的主要原因。

本研究在高低温交变加热老化试验条件下,通过对比没有水分和有水分时硬质聚氨酯保温材料导热系数的变化,考察空气湿度对硬质聚氨酯保温材料保温性能的影响。

1试验部分试样制备试验样品为市场购买的建筑用硬质聚氨酯泡沫,裁成200×200mm大小的试样,去除其外层材料及表皮,仅剩余单独的聚氨酯泡沫层,试样最终试验尺寸为200×200×40mm.人工加速老化试验人工加速老化试验使用高低温交变湿热老化,试验设备为上海增达环境试验设备有限公司生产的高低温交变湿热试验箱(zth100c型),高低温交变试验以24小时为一个试验周期,温度范围为-30℃~70℃,湿度范围为:a0∶~90%;b0∶%,一个老化试验周期如表1所示。

将制备好的硬质聚氨酯泡沫放入高低温交变试验箱内,为了使样品各面都充分处于相同温湿度环境中,试验样品置于中间网格一层,并且样品之间不重叠不接触,间距≥10cm.将试样份两组,一组直接放置在高低温交变箱内,一组放于密封袋中以隔绝水分,其余试验条件均相同。

环境因素对热固性树脂基复合材料稳定性的影响研究

环境因素对热固性树脂基复合材料稳定性的影响研究

环境因素对热固性树脂基复合材料稳定性的影响研究随着科技的不断进步和工业的不断发展,热固性树脂基复合材料在各个领域中得到了广泛应用。

然而,作为这些复合材料的关键组成部分,热固性树脂基体的稳定性直接影响着复合材料的性能和寿命。

而环境因素是热固性树脂基复合材料稳定性的一个重要影响因素。

本文将探讨环境因素对热固性树脂基复合材料稳定性的影响,并提出一些相应的研究成果。

首先,湿热环境对热固性树脂基复合材料的稳定性有着直接而显著的影响。

湿热环境会导致热固性树脂基体中的水分分子进入材料内部,并与树脂基体中的功能基团发生反应,引起材料的吸湿膨胀、降解和损伤。

研究表明,湿热环境条件下的热固性树脂基复合材料会出现强度降低、刚度减小、断裂韧性下降等问题。

因此,在实际应用中,必须考虑湿热环境对热固性树脂基复合材料的影响,并采取相应的措施加以防护,提高材料的稳定性和寿命。

其次,氧气对热固性树脂基复合材料的稳定性也具有较大的影响。

氧气可以与树脂基体中的功能基团发生氧化反应,引起材料的老化、脆化和抗拉强度减小。

特别是在高温环境下,氧气对热固性树脂基复合材料的影响更为明显。

因此,在实际应用中,必须采取措施防止氧气的侵入,延缓材料的老化过程,提高材料的稳定性和使用寿命。

此外,紫外线辐射也是影响热固性树脂基复合材料稳定性的重要环境因素。

紫外线辐射可以引起热固性树脂基体中的聚合物链断裂、交联结构破坏和颜色变化等问题,从而导致材料的性能下降。

为了提高热固性树脂基复合材料的稳定性,通常会在材料中添加一定量的紫外线吸收剂或紫外线稳定剂,来降低紫外线辐射对材料的影响。

此外,温度和湿度也是热固性树脂基复合材料稳定性的重要环境因素。

通常情况下,随着温度的升高和湿度的增加,热固性树脂基复合材料的性能会逐渐下降。

因此,在实际应用中,必须合理选择材料,并根据具体的环境条件进行适当的调整和改进,以提高材料的稳定性和耐久性。

综上所述,环境因素对热固性树脂基复合材料的稳定性有着显著的影响。

tpe热老化条件

tpe热老化条件

tpe热老化条件摘要:一、热老化的概念二、热老化条件的分类1.高温环境2.低温环境3.湿热环境三、热老化对材料性能的影响1.力学性能变化2.物理性能变化3.化学性能变化四、针对不同条件的应对措施1.高温环境2.低温环境3.湿热环境五、总结正文:热老化是指在高温、低温或湿热环境下,材料经过一段时间的作用后,其性能发生变化的现象。

这种现象对材料的可靠性和使用寿命具有重要影响。

因此,了解热老化条件并采取相应的应对措施,对于保证材料的性能和使用寿命具有重要意义。

热老化条件主要分为高温环境、低温环境和湿热环境。

1.高温环境在高温环境下,材料容易发生热膨胀、热变形、软化、流动等现象。

这会导致材料的力学性能、物理性能和化学性能发生变化。

例如,塑料在高温下容易变形,橡胶在高温下会变软,金属在高温下容易氧化等。

为了应对高温环境带来的热老化,可以采取选用耐高温材料、调整工艺参数、加强冷却措施等方法。

2.低温环境在低温环境下,材料容易发生冷脆、硬化和龟裂等现象。

这同样会导致材料的性能发生变化。

例如,塑料在低温下容易变脆,橡胶在低温下会变硬,金属在低温下容易产生裂纹等。

为了应对低温环境带来的热老化,可以采取选用耐低温材料、调整工艺参数、加强保温措施等方法。

3.湿热环境湿热环境是指在高温和高湿度条件下,材料容易发生吸湿、膨胀、腐蚀等现象。

这会导致材料的性能和寿命受到影响。

例如,在湿热环境下,塑料容易吸湿膨胀,金属容易产生锈蚀等。

为了应对湿热环境带来的热老化,可以采取选用耐湿热材料、调整工艺参数、加强干燥措施等方法。

聚合物基复合材料力学性能考核试卷

聚合物基复合材料力学性能考核试卷
10.聚合物基复合材料的所有性能参数都不受环境因素的影响。()
五、主观题(本题共4小题,每题10分,共40分)
1.请简述聚合物基复合材料中纤维增强相和树脂基体相的作用,并说明它们对复合材料力学性能的影响。(10分)
2.描述湿热环境对聚合物基复合材料性能的影响,并提出几种改善湿热性能的方法。(10分)
()和()
10.聚合物基复合材料的__________是指在无外力作用下的形状保持能力。
()
四、判断题(本题共10小题,每题1分,共10分,正确的请在答题括号中画√,错误的画×)
1.聚合物基复合材料的弹性模量只与树脂基体有关。()
2.碳纤维的拉伸强度高于玻璃纤维。()
3.热塑性聚合物基复合材料在加热后会永久变形。()
A.纤维方向
B.树脂类型
C.层合板的堆叠顺序
D.测试速率
()
10.以下哪些特点属于热塑性聚合物基复合材料?
A.可重塑
B.高耐热性
C.线性热膨胀系数低
D.可以反复加热和冷却
()
11.以下哪些方法可以用来提高聚合物基复合材料的热稳定性?
A.选择具有高热稳定性的树脂
B.增加纤维的含量
C.使用热稳定剂
D.降低加工温度
1.以下哪些因素会影响聚合物基复合材料的弹性模量?
A.纤维的种类
B.纤维的体积分数
C.树脂的类型
D.制造工艺
()
2.聚合物基复合材料在哪些情况下可能会发生界面脱粘?
A.过高的固化温度
B.纤维表面处理不当
C.纤维与树脂热膨胀系数不匹配
D.应力集中
()
3.以下哪些方法可以用来改善聚合物基复合材料的力学性能?
()
20.以下哪些因素会影响聚合物基复合材料的三点弯曲测试结果?

湿热老化对碳纤维_环氧树脂基复合材料力学性能影响研究

湿热老化对碳纤维_环氧树脂基复合材料力学性能影响研究

湿热老化对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能影响研究Study of H ydrothermal Aging Effect on Mechanical Propert ies ofCarbon Fiber/Epoxy Resin Composites吕小军1,张琦1,马兆庆1,许俊华2,肖文萍2(1北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083;(2中国直升机设计研究所,江西景德镇333001) LU Xiao2jun1,ZH ANG Qi1,MA Zhao2qing1,XU Jun2hua2,XIAO Wen2ping2(1School of Materials Science and Engineering,Beijing U niversity ofAeronautics and Astronautics,Beijing100083,China;2Chinese H elicopter Research and Development Institute,Jingdezhen333001,Jiangxi,China)摘要:研究了3.5%(质量分数)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在30e和80e两个温度下溶液浸泡对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响。

研究发现:浸泡使复合材料的力学性能下降,80e下浸泡使复合材料力学性能下降更显著;低温下介质组分对复合材料的影响不是很明显,80e下去离水中浸泡对复合材料的静态力学性能破坏更显著。

关键词:碳纤维增强树脂基复合材料;湿热老化;腐蚀中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:100124381(2005)1120050204Abstr act:In order to study the influence of solution immersion on mechanism pr operties of carbon fi2 ber reinfor ced epoxy resin composites, 3.5%(mass fraction)NaCl and pur e water solution were used to immer sion solution,and the immersion temperature were30e and80e respectively.The r esults showed that the mechanical pr operties of carbon fiber reinforced epoxy resin composites decreased af2 ter the composites wer e immer sed by the3.5%N aCl and pure water solution,and the decrease of me2 chanical properties was more obvious in80e temperature immersion solutions.T he effect of solution contents on mechanical properties was not obvious at30e,however at80e the decr easing of me2 chanical properties of carbon fiber/epoxy composites in pur e water was more notable.Key words:carbon fiber reinforced epoxy resin composites;wet/hot aging;corr osion复合材料以其优异的力学性能在现代飞机结构部件,特别是直升机上得到了广泛的应用。

聚合物基建筑保温材料的热行为及燃烧行为

聚合物基建筑保温材料的热行为及燃烧行为

聚合物基建筑保温材料的热行为及燃烧行为近年来,聚合物基建筑保温材料的热行为及燃烧行为成为建筑领域的一个热门话题,提出了许多新技术和新材料的发展。

聚合物基建筑保温材料包括聚氨酯泡沫、复合无纺布织物、防火石膏板、膨胀珍珠岩材料等,其中聚氨酯泡沫保温材料是一种普遍使用的建筑保温材料,已经广泛应用于住宅、商业场所、工业厂房以及公共建筑等。

一般来说,聚合物基建筑保温材料具有良好的热稳定性、容易加工、体积轻、使用寿命长、成本低等优点。

它们的主要功能之一是维持室内的热平衡,从而保护室内的物品不受外界温度的影响,防止冬暖夏凉,改善空调效率。

这种材料也可以帮助建筑物抵御火灾的危险。

它们可以有效的降低建筑物的热传导率,有效的隔热,减少火灾的传播,拖延火灾发生的时间,使人们有足够的安全离开建筑物。

聚合物基建筑保温材料主要包括热稳定性、热平衡性和燃烧行为三个方面。

热稳定性是指材料在高温下能够保持其物理性质和结构不受热负荷影响,从而保持材料建筑性能。

热平衡性是指材料在室内温度变化时不会发生热容量变化,确保室内热量的稳定。

燃烧行为是指材料在火灾发生后的燃烧行为,材料的燃烧行为决定了建筑物的火灾程度。

为了提高聚合物基建筑保温材料的热行为和燃烧行为,研究人员开发了一系列新材料,例如低烟无卤聚氨酯保温材料、石棉纤维折叠保温材料、硅酸铝棉、石棉纤维复合保温材料等。

这些新材料的热稳定性和热平衡性都较高,耐火性能强,可以持久地抵抗高温,有效隔热,拖延火灾发生的时间,有效保护建筑物,增加建筑物的安全性。

同时,科学家们还设计了一些高效的燃烧预防技术,例如智能烟雾报警系统、微波烟雾检测系统、气体灭火技术、电气自动灭火系统等,以增强建筑物的防火能力。

总之,聚合物基建筑保温材料的热行为和燃烧行为是建筑物安全性能的关键步骤。

只有通过改进材料热行为和燃烧行为,利用有效的、安全可靠的燃烧预防技术,才能给建筑物带来更安全的环境保护。

湿热环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响及其损伤机理

湿热环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响及其损伤机理

湿热环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响及其损伤机理杨旭东;安涛;邹田春;巩天琛【摘要】采用加速吸湿法研究经3种湿热环境(湿度为85%RH,温度分别为25,70,85℃)处理后CFRP层合板的吸湿特性,对吸湿前后的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板分别进行拉伸、压缩、剪切实验,研究其力学性能变化规律,利用扫描电镜和红外光谱分析湿热环境中CFRP层板的损伤机理,最后采用最小二乘法拟合提出湿热环境下CFRP层合板力学性能的预测公式.结果表明:CFRP层合板的吸湿初期特性符合Fick定律;相同湿度下环境温度越高,CFRP的吸湿速率和平衡吸湿率越大,达到吸湿平衡所需时的间越长;3种湿热环境处理后的CFRP层板的90°拉伸和剪切力学性能下降最明显;经湿热环境处理后水分子通过氢键与环氧树脂发生缔合,但CFRP层合板中的各组分未发生化学结构变化;拟合建立的不同湿热条件下力学性能衰退公式与实验结果基本一致.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)007【总页数】8页(P84-91)【关键词】CFRP;湿热;力学性能;损伤机理;强度预测【作者】杨旭东;安涛;邹田春;巩天琛【作者单位】中国民航大学中欧航空工程师学院,天津300300;中国民航大学中欧航空工程师学院,天津300300;中国民航大学民用航空器适航审定技术与管理研究中心,天津300300;中国民航大学民用航空器适航审定技术与管理研究中心,天津300300【正文语种】中文【中图分类】TB332碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)具有高比强度、高比模量、可设计性强、抗疲劳性能好等优点,在航空航天、车辆交通[1-3]等领域得到了愈加广泛的应用。

但是湿热环境会对CFRP的基体、纤维、纤维-基体界面[4]造成不同形式、不同程度的破坏,并使CFRP的力学性能发生退化。

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湿热老化对聚合物基保温材料燃烧性能的影响王俊胜;刘丹;金星;王国辉;韩伟平;张清林【摘要】利用湿热老化环境试验箱,在温度分别为60℃、70℃和80℃及湿度为75%环境下开展了模塑聚苯乙烯泡沫板(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)和聚异氰酸酯改性硬质聚氨酯泡沫(PIRPU)等三种典型聚合物基保温材料的湿热老化试验.利用离子色谱仪分析了湿热老化后三种材料中阻燃元素含量,发现随老化试验时间的延长,阻燃剂含量会持续降低.利用氧指数仪和锥形量热仪研究了老化后三种材料的燃烧性能,发现EPS和XPS的燃烧性能均随老化试验的进行而明显降低,这与阻燃剂含量降低和材料自身的老化降解有关;湿热老化试验几乎不影响PIRPU的燃烧性能.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2016(045)001【总页数】6页(P1-5,14)【关键词】湿热老化;有机保温材料;燃烧性能【作者】王俊胜;刘丹;金星;王国辉;韩伟平;张清林【作者单位】公安部天津消防研究所,天津300381;公安部天津消防研究所,天津300381;公安部天津消防研究所,天津300381;公安部天津消防研究所,天津300381;公安部天津消防研究所,天津300381;公安部天津消防研究所,天津300381【正文语种】中文【中图分类】TU532;X932试验与研究模塑聚苯乙烯泡沫板(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫板(XPS)和硬质聚氨酯泡沫(PU)等聚合物基保温材料具有质轻、成本低廉、耐候性好、保温性能优异等优点,广泛应用于建筑外墙外保温工程[1-3]。

近年来,由这些有机保温材料引发的火灾事故频发,其火灾危险性已引起了人们的高度关注[4-6]。

为了降低有机保温材料的火灾危险性,必须在EPS、XPS和PU中添加阻燃剂以提高其燃烧性能。

值得注意的是,阻燃剂与有机材料往往相容性很差,使用过程中从基材中迁移出来,最终导致有机材料燃烧性能的降低[7]。

根据JGJ 144-2004(外墙外保温工程技术规程)3.0.10中规定,外墙外保温工程的使用年限不应低于25年,即外墙外保温材料需要至少服役25年[8]。

因此,必须高度重视外墙保温材料在服役期间的燃烧性能的变化规律,避免出现新的消防安全隐患。

目前对于建筑外墙外保温系统耐候性研究比较多[9-10],但服役环境条件对外保温材料燃烧性能的影响研究极少[11-12]。

该文利用氧指数仪和锥形量热仪,研究了三种典型聚合物基保温材料经湿热老化试验后的燃烧性能,分析了湿热老化环境和试验时间等因素对有机保温材料极限氧指数和热释放速率等燃烧性能参数的影响规律。

1.1 材料模塑聚苯乙烯泡沫(EPS),北京泉森伟业新型建材有限公司;挤塑聚苯乙烯泡沫(XPS),北京天利合兴保温建材有限公司产品;聚异氰酸酯改性硬质聚氨酯泡沫(PIRPU),上海华峰普恩聚氨酯有限公司。

1.2 主要仪器及设备湿热环境试验箱,重庆银河试验仪器有限公司;离子色谱仪(DX-600),美国戴安公司;氧指数仪(JF-3),南京江宁分析仪器有限公司;锥形量热仪,英国FTT公司。

1.3 湿热老化试验在湿热环境试验箱中,分别进行EPS、XPS和PIRPU的湿热老化试验,温度分别设置为60℃、70℃和80℃,湿度均为75%,选取不同老化试验时间的样品用于燃烧性能测试。

1.4 阻燃元素含量测试在充满氧气的氧弹量热计中将10mg样品完全氧化,用超纯水吸收后,转入50mL容量瓶定容,利用DX-600离子色谱仪分析吸收液中的N、P、Cl、Br和F 等元素的含量。

1.5 极限氧指数利用氧指数仪,按GB/T 2406.2测试经老化试验后三种样品的极限氧指数。

1.6 燃烧性能测试利用锥形量热仪研究经老化试验后三种样品的燃烧行为,根据ISO 5660-1进行测试,样品尺寸为100×100×48mm3,辐照功率为75kW/m2。

2.1 阻燃元素含量从图1中可以看到,在温度为70℃时,EPS的溴含量随试验时间的延长一直在下降,经过2个月试验后,其溴含量(质量分数,后同)由0.358%下降至约0.305%;在60℃和80℃时,EPS的溴含量也同样随试验时间的延长呈下降趋势;但由于EPS中溴含量比较低,且该试验采用的样品为实际产品,样品之间存在一定差异,因此湿热老化试验中试验条件的改变对EPS的溴含量影响规律不明显;但以上数据仍表明在湿热环境下EPS中的阻燃剂会向外界迁移,造成阻燃剂的流失。

从图2中可以看到,随着环境试验的进行,XPS的溴含量随试验时间的延长明显降低,试验进行2个月时,XPS的溴含量降低了约0.19%;在60℃和80℃时,XPS的溴含量也同样随试验时间的延长呈下降趋势,经过1个月试验后,分别下降了0.17%和0.19%;表明在湿热环境下XPS中的阻燃剂会向外界迁移,造成阻燃剂的流失。

PIRPU中添加的发泡剂(一氟二氯乙烷,HCFC-141b)和阻燃剂(三(氯异丙基)磷酸酯(TCPP)和红磷)中含有F、Cl和P三种阻燃元素,因此该研究分别测试了经湿热环境试验后PIRPU中F、Cl和P元素的含量。

F元素来自于HFCF-141b,Cl元素来自于TCPP和HFCF-141b,P元素来自于TCPP和红磷,因此F元素的含量的变化能反映HFCF-141b的挥发/迁移速度,P元素的含量变化能反映TCPP的挥发/迁移(红磷不会挥发,基本不影响P含量变化)速度,Cl元素含量的变化是TCPP和HFCF-141b共同挥发/迁移的结果。

从图3中可以看到,在70℃时,PIRPU中F和P元素的含量随环境试验时间的延长缓慢下降,而Cl元素的含量也在明显降低,经过两个月环境试验后,PIRPU中F、Cl和P元素的含量分别由0.68%、5.94%和2.68%下降至0.30%、3.35%和2.16%;在60℃和80℃时,PIRPU中F、Cl和P的含量变化趋势与70℃时一致,经一个月环境试验后分别下降至0.35%、3.41%和1.94%,0.10%、2.23%和1.85%;对比三个温度下的数据发现,PIRPU中阻燃元素含量降低趋势随环境试验温度的升高而变大。

以上的研究表明在湿热环境下PIRPU中的阻燃剂会向外界挥发/迁移,造成材料中阻燃剂的含量降低。

2.2 极限氧指数分别测试了经湿热老化试验后三种材料的极限氧指数(LOI),70℃湿热环境下三种材料的氧指数随时间变化曲线图见图4,经一个月环境试验后的LOI值的变化情况整理在表1中。

从图4中可以看到,EPS经过24h湿热环境试验后,其LOI值由30.0%下降至29.0%;随着试验时间的延长,EPS的LOI值继续缓慢下降,经2个月环境试验后,其LOI值降至27.5%。

从表1中,可以看到不同湿热环境试验条件下,经过一个月环境试验后EPS的LOI值均会降低,但数值均大于26.0%,仍具有较好的阻燃性能。

以上数据表明,EPS的阻燃性能在湿热环境下会明显下降,但其初始阻燃性能比较好,因此经环境试验后仍保持一定的阻燃性。

从图4中可以看到,XPS在70℃下经过24h湿热老化试验后,其LOI值由28.5%下降至26.0%;随着试验时间的延长,XPS的LOI值继续缓慢下降,经2个月老化试验后,其LOI值最终降至25.5%。

从表1中,可以看到不同湿热环境试验条件下,XPS的LOI值均会明显降低。

以上研究数据表明,XPS的阻燃性能在湿热环境下会出现较明显地下降。

从图4中可以看到,PIRPU在70℃下经过24h湿热环境试验后,其LOI值由31.5%增大至33.0%;随着试验时间的延长,PIRPU的LOI值继续缓慢增大,经2个月环境试验后,其LOI值最终为34.5%,比初始值增大了3.0%。

从表1中,可以看到不同湿热环境试验条件下,PIRPU的LOI值均会提高,但只有在70℃时增加值最大。

PIRPU为热固性高分子材料,其产品中肯定会残留部分未反应基团,在使用和放置过程中仍会发生缓慢反应进一步增大材料本身的交联密度,经湿热老化试验后PIRPU的交联密度会进一步增大进而增强了其燃烧时的成炭性,最终导致其LOI值有所增大,这可能是PIRPU经环境试验后阻燃性能表现与EPS和XPS 存在明显差异的主要原因。

PIRPU在湿热环境下发生交联反应的同时还会发生热老化降解和阻燃剂的挥发/迁移,这均会导致阻燃性能的下降,因此会出现80℃环境试验时,PIRPU的LOI增加值比60℃和70℃小的现象。

以上研究数据表明,湿热环境对PIRPU的阻燃性能影响不大,甚至会增强其阻燃性。

2.3 燃烧性能利用锥形量热仪分别测试了经不同湿热条件和不同环境试验时间后EPS、XPS和PIRPU的热释放速率(HRR)。

图5为湿热环境试验后EPS的热释放速率曲线图,可以明显看到在70℃下湿热老化试验14天、30天和60天后,EPS的HRR峰值已由235kW/m2分别增大至312kW/m2、359kW/m2和366kW/m2;在60℃和80℃下湿热老化试验1个月后,EPS的峰值由235kW/m2增大至357kW/m2和370kW/m2。

对比EPS的HRR曲线,可以看到经湿热环境试验后EPS的 HRR 在达到峰值后HRR曲线下降趋势明显变缓,表明环境试验后的EPS产生的可燃物更多且持续时间更长。

从EPS的阻燃元素含量随老化时间变化的数据中,可以看到EPS中阻燃剂的迁移不是特别明显,即湿热老化造成的阻燃剂的迁移对其燃烧性能影响应比较小。

但以上的研究数据表明湿热老化后EPS的燃烧性能明显下降,这表明EPS自身的老化降解会明显影响其燃烧性能。

图6为湿热环境试验后XPS的热释放速率曲线图,可以明显看到随着环境试验的进行,XPS的HRR峰值明显变大,在70℃下环境试验后,随试验时间的延长由348kW/m2增大至401kW/m2、441kW/m2和450kW/m2;在80℃下环境试验1个月后其峰值由348kW/m2增大至473kW/m2。

湿热环境试验后,XPS的HRR曲线峰变得更为尖锐,表明湿热环境试验后XPS更易迅速热降解产生更多的燃料参与燃烧。

以上研究数据均表明湿热环境下XPS的燃烧性能会明显恶化,这是由阻燃剂的迁移和XPS自身发生老化降解共同造成的。

图7为湿热环境试验后PIRPU的热释放速率曲线图,如LOI的测试结果一样,虽然PIRPU中的阻燃剂在湿热环境下会挥发/迁移到外界环境,但其热释放速率未发生明显变化。

PIRPU在80℃下环境试验1个月后其峰值由99kW/m2增大至110kW/m2,仍表现出良好的防火性能。

但需要指出的是,尽管PIRPU的热释放速率远低于EPS和XPS的,但PIRPU点燃时间和达到热释放速率峰值的时间远大于EPS和XPS,因此仅从PIRPU热释放速率低这一点并不能认为其火灾危险性小。

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