羥甲基化磷酸脒基脲-硼酸復合阻燃劑的合成與性能研究.pdf

1、社會物質文明不斷進步,木質纖維材料得到更加廣泛的使用,隨之而來的火災事故也頻繁發(fā)生,木質纖維材料的阻燃研究和應用需求日益加劇。
　　 本文以磷-氮-硼復合阻燃劑為研究的主要切入點,結合前人對木材阻燃劑的科研成果和本課題組的研究積累,設計合成出以羥甲基化磷酸脒基脲(G21)和硼酸為主要阻燃活性物質的磷-氮-硼復合木材阻燃劑G21BA,從羥甲基化磷酸脒基脲的合成及表征、羥甲基化磷酸脒基脲和G21VA對膠合板的阻燃作用和熱重分析、以及

2、可控氣氛錐形量熱儀的火災環(huán)境模擬的角度,展開了較為系統(tǒng)的阻燃性能評價和分析論述。
　　 以高純度磷酸脒基脲(GUP)、甲醛和水為主要原料,控制反應條件使之完全反應,得到羥甲基化磷酸脒基脲,其具有溶液無色澄清透明、溶解性提高、酸堿性溫和、吸濕性低、有一定抗流失性等特點。經FTIR和XRD分析表征,伯酰胺紅外吸收峰減弱,羥甲基峰出現(xiàn),說明在磷酸脒基脲分子上成功接上羥甲基,且隨羥甲基化程度的增大,伯酰胺吸收峰逐漸消失,產物的無定形聚集

3、態(tài)結構特征更加明顯。TG結果顯示其起始分解溫度降低,但最終殘余物質量分數(shù)較GUP稍有提高。CONE測試結果顯示,隨羥甲基化程度的增大,處理膠合板的熱釋放、煙釋放和火勢增長指數(shù)稍有提高,相對GUP的阻燃和抑煙效果,G21與之相當。
　　 采用復配技術制得G21BA阻燃劑,其在膠合板內部顆粒細密且分散均勻,具有較強的阻燃和抑煙性能,且力學性能得到一定程度的改善?？煽貧夥斟F形量熱儀模擬開放式火災環(huán)境和相對封閉的室內火災環(huán)境,結果表明,

4、在開放式火災環(huán)境中,G21BA阻燃膠合板的熱釋放量、質量損失率、火勢增長指數(shù)、發(fā)煙鼉以及煙氣毒性均降低。在相對封閉的室內火災環(huán)境中,G21BA阻燃膠合板在低氧濃度環(huán)境中的發(fā)煙量和CO釋放比在較高氧濃度條件下明顯提高,而膠合板素材在較高氧濃度下的發(fā)煙量和熱釋放相對低氧濃度大大增大。G21BA阻燃膠合板在空氣氧濃度高于18％時,與膠合板素材相比具有顯著的阻燃和抑煙效果。G21BA阻燃膠合板的使用安全性得到大大提高。在相對封閉的室內,由于堆放

5、較多易燃物而發(fā)生火災并引燃所大量使用的G21BA阻燃膠合板,若環(huán)境嚴重缺氧則會生成較多CO氣體和濃煙,為消防安全帶來不利影響,因此建議在人員活動頻繁并大量使用G21BA阻燃膠合板的公共場合,不宜堆放太多易燃物品。
　　 G21BA對膠合板主要是凝聚相阻燃機理,即在高溫下使膠合板發(fā)生脫水、分解、縮合、聚合、芳構化等反應而快速成炭；另外G21BA分解出的水、氨氣等不燃性氣體對稀釋周圍氧氣濃度也起到一定的阻燃作用,并且G21和硼酸的熱