發(fā)布時(shí)間：2020-06-20 11:00

【摘要】：由高分子聚合材料引發(fā)的超高層建筑和公共場(chǎng)所惡性火災(zāi)對(duì)社會(huì)公共安全造成嚴(yán)重影響,制約了聚合材料在此類建筑和場(chǎng)所中大規(guī)模使用,利用阻燃劑提高聚合材料的阻燃抑煙性能是解決這一問題的有效途徑。鎂基阻燃劑具有多重阻燃、低煙無毒、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),被越來越廣泛的應(yīng)用于材料阻燃領(lǐng)域。本文以鎂基阻燃材料為對(duì)象,研究其對(duì)聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)的阻燃作用,使TPO復(fù)合材料具有良好的阻燃抑煙性能、安全性能和力學(xué)性能。主要內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)以直接沉淀法合成氫氧化鎂納米片、堿式硫酸鎂納米晶須、堿式碳酸鎂微球。將無水硫酸鎂、氫氧化鎂、堿式硫酸鎂和堿式碳酸鎂添加至TPO中,氫氧化鎂與堿式碳酸鎂在TPO中的分散性明顯好于無水硫酸鎂和堿式硫酸鎂。鎂基化合物與TPO的相容性影響復(fù)合材料燃燒的成炭效果,氫氧化鎂-TPO與堿式碳酸鎂-TPO燃燒殘留物的炭化效果明顯好于硫酸鎂-TPO與堿式硫酸鎂-TPO燃燒殘留物。(2)不同鎂基化合物的阻燃抑煙效果不同,氫氧化鎂對(duì)TPO阻燃抑煙整體效果最好。添加35wt%氫氧化鎂的TPO復(fù)合材料比純TPO的燃燒熱釋放速率峰值降低了3 1.4%,600 s總熱釋放量降低了35.6%,產(chǎn)煙速率峰值降低了50.0%,600 s總產(chǎn)煙量降低了56.0%;氫氧化鎂對(duì)降低TPO復(fù)合材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的效果最為顯著。較低添加量的氫氧化鎂并未明顯降低TPO復(fù)合材料的力學(xué)性能。(3)氫氧化鎂與氫氧化鋁復(fù)合使用的質(zhì)量比為4:1時(shí),對(duì)TPO燃燒放熱抑制效果最好。相比不含阻燃劑的TPO,添加35wt%此配比復(fù)合阻燃劑的TPO復(fù)合材料熱釋放速率峰值降低了41.6%,400 s總熱釋放量降低了39.6%。氫氧化鎂單獨(dú)使用的抑煙效果好于其與氫氧化鋁復(fù)合使用。分別添加3 5wt%氫氧化鎂和氫氧化鎂/鋁復(fù)合阻燃劑的TPO復(fù)合材料煙氣毒性均可以達(dá)到準(zhǔn)安全2級(jí)(ZA2)。(4)使用稀土偶聯(lián)劑對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行干法改性獲得了良好的效果。氫氧化鎂添加量3 5wt%時(shí),改性氫氧化鎂阻燃抑煙效果好于未改性氫氧化鎂。添加50wt%未改性和改性氫氧化鎂的TPO復(fù)合材料比純TPO的燃燒熱釋放速率峰值分別降低了57.1%、55.6%;400 s總熱釋放量分別降低了69.2%、65.6%;產(chǎn)煙速率峰值分別降低了77.3%、77.3%;400 s總產(chǎn)煙量分別降低了91.0%、87.4%。復(fù)合材料的煙氣毒性等級(jí)均提高到準(zhǔn)安全1級(jí)(ZA1)。在此添加比例下,表面改性雖然未進(jìn)一步提升氫氧化鎂的阻燃抑煙性能,但是能夠提高TPO復(fù)合材料的力學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ334.2
【圖文】：

燃燒是可燃物與氧化劑之間的一種快速氧化反應(yīng)，是一個(gè)復(fù)雜的物理－化學(xué)過程，逡逑且通常產(chǎn)生發(fā)光、放熱和煙氣生成等特征。逡逑如圖１．１所示，聚合物受熱后，熱量傳導(dǎo)進(jìn)入材料內(nèi)部，溫度繼續(xù)升高，材料首先吸逡逑熱熔融，一些熱穩(wěn)定性最差的鍵開始斷裂，分解成小分子產(chǎn)物，小分子受熱進(jìn)一步分解逡逑成更小的可燃?xì)鈶B(tài)物質(zhì)。當(dāng)可燃?xì)鈶B(tài)物質(zhì)達(dá)到一定濃度與溫度時(shí)，與氧氣反應(yīng)，形成燃逡逑燒＝燃燒釋放出的熱量一部分釋放到周圍環(huán)境中，另一部分則對(duì)材料形成熱輻射繼續(xù)促逡逑進(jìn)其燃燒。火焰區(qū)頂端的燃燒產(chǎn)物則以煙（固體顆粒物）和氣態(tài)物的形式存在。逡逑熱源、氧氣、可燃物是形成和維持燃燒的基本要素。聚合物燃燒過程中，可燃材料逡逑是燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)，熱源是燃燒的物理?xiàng)l件，氧氣是燃燒的化學(xué)條件，三者缺一不可。逡逑因此，對(duì)高聚物進(jìn)行阻燃處理，只需切斷維持燃燒的三要素之一，就能達(dá)到阻燃的效果逡逑［１３５］。一般情況下，聚合物阻燃通過凝固相阻燃、氣相阻燃、冷卻阻燃和協(xié)效阻燃等機(jī)逡逑理來實(shí)現(xiàn)。逡逑－１５－逡逑

２．２．３．３邐ＴＰＯ復(fù)合材料性能測(cè)試逡逑ＴＰＯ復(fù)合材料阻燃抑煙性能測(cè)試：逡逑使用英國(guó)ＦＴＴ公司生產(chǎn)的４１００型錐形量熱儀（如圖２．１所示）對(duì)表２．３中ＴＰＯ復(fù)合材料逡逑樣品燃燒性能和產(chǎn)煙特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。逡逑ｕｌ逡逑＾  ？＊－＊＊■＊邐，．．￣ｒｖｖ邋．邋＿ｎｉ＿逡逑－？邋；．邐丨．丨．丨”丨：丨■丨－丨丨‘丨丨『｜邋一逡逑？邋ｉＳ逡逑ｍ：逡逑丨卜、Ｍ丨逡逑Ｊｉｌｌ．邋邐逡逑＾—一逡逑圖２．１錐形量熱儀逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｄｕａｌ邋Ｃｏｎｅ邋Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ逡逑－２７－逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2722318