阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫的抑煙減毒研究.pdf

1、本論文專注于硬質(zhì)聚氨酯泡沫（RPUF）燃燒毒性的研究，以經(jīng)典的聚磷酸銨/二甲基膦酸二甲酯(APP/DMMP)為阻燃體系，配合實驗室制備的一系列過渡金屬類助劑，成功制備了多個系列的復(fù)合RPUF材料，并采用多種技術(shù)手段對其燃燒毒性進行了系統(tǒng)評估，初步揭示了各類助劑的抑煙減毒機理。為了改進阻燃體系對RPUF的燃燒毒性的影響，在原有傳統(tǒng)阻燃體系的基礎(chǔ)上，設(shè)計合成了兩種超支化磷氮系阻燃劑，并將其引入到RPUF體系中。此外，為了探究兩種超支化阻燃劑

2、應(yīng)用于其他基體的可能性,將其引入到聚苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚丙烯(PP)中。本論文的研究工作共劃分為四個部分，現(xiàn)簡要分述如下:
　　1)通過濕化學(xué)的方法，制備了具有規(guī)則八面體形貌的Cu2O顆粒及其雜化物Cu2O@CNT、Cu2O@GO。將其引入到阻燃RPUE體系中得到復(fù)合RPUF材料。錐形量熱測試表明，Cu2O及其系列雜化物均使得熱釋放速率(HRR)和產(chǎn)煙速率(SPR)明顯下降。煙密度箱測試表明，Cu2O及其系列雜化物能夠有

3、效抑制APP/DMMP帶來的增煙效應(yīng)，而且使復(fù)合RPUF材料的產(chǎn)煙低于純樣品。在火災(zāi)毒性測試平臺(FTTP)的測試中，825℃比650℃更能使Cu2O發(fā)揮抑煙減毒作用。熱重紅外分析表明，Cu2O使材料的氣相逸出強度明顯減弱，而且使CO的逸出速率明顯降低。激光拉曼分析顯示，Cu2O及其系列雜化物使材料殘?zhí)康氖潭忍岣?，可知其改變了材料熱解、炭化的歷程，有利于煙氣的抑制。
　　2)通過水熱的方法，制備了一系列炭包裹微球Fe2O3@

4、C、Cu@C和Cu2O@Fe2O3@C。將其引入阻燃RPUF體系，制得了一系列復(fù)合RPUF材料。錐形量熱測試發(fā)現(xiàn)，三種微球都使HRR和SPR顯著降低，其中Fe2O3@C效果最佳。煙密度箱給出的結(jié)果表明，在產(chǎn)煙方面三種微球都在一定程度上抑制了APP/DMMP的消極影響，但是均未能達到純RPUF的水平。FTTP的測試發(fā)現(xiàn)，在650℃時無論通風(fēng)狀態(tài)如何，各微球都未能抑制RPUF的產(chǎn)煙;而通風(fēng)條件不好時使CO的產(chǎn)率降低。熱重紅外分析顯示，各微球

5、都使材料的氣相逸出強度下降，其中尤以Cu@C的效果最佳。拉曼分析表明，各微球也都使得材料殘?zhí)康氖潭忍岣?，其中尤以Fe2O3@C的表現(xiàn)最好，可見微球?qū)τ跓煔獾淖韪粢种瓢l(fā)揮了積極作用。
　　3)采用溶液共沉淀的方法，制備了一系列形貌各異的羥基錫酸鹽:羥基錫酸鋅(ZHS)、羥基錫酸銅(CHS)和羥基錫酸鐵(IHS)。將其引入到阻燃RPUF體系中，制備了一系列復(fù)合RPUF材料。熱重分析發(fā)現(xiàn)，各羥基錫酸鹽使RPUF的殘?zhí)棵黠@增加，使降

6、解溫度區(qū)間變窄而初始降解提前。錐形量熱儀的測試結(jié)果顯示，ZHS、CHS以及IHS抑制HRR的效率都偏低，但都能夠顯著抑制SPR。在煙密度箱的測試中，三種羥基錫酸鹽也表現(xiàn)出了優(yōu)良的抑煙效率。FTTP的測試結(jié)果表明，在抑制產(chǎn)煙上三種鹽均不理想，但使CO產(chǎn)率有了明顯降低。熱重紅外分析表明，ZHS、CHS和IHS抑制氣相產(chǎn)物的效率依次升高，拉曼分析也發(fā)現(xiàn)，IHS最能夠提高材料殘?zhí)康氖潭取?br>　　4)為了避免傳統(tǒng)阻燃劑帶來的增煙效應(yīng)，自

7、主合成了超支化磷氮系阻燃劑CEPO和HBP。將其應(yīng)用到RPUF中并配合各類助劑，制得了一系列復(fù)合RPUF材料。錐形量熱的測試結(jié)果顯示，10份的HBP代替5份APP和5份HBP后，材料的HRR有了顯著下降，SPR更是降到了接近于零的水平。煙密度箱的測試結(jié)果顯示，RPUF/HBP的產(chǎn)煙量遠(yuǎn)低于RPUF/APP/HBP，加入Cu2O、Fe2O3@C或ZHS后，產(chǎn)煙又有了進一步降低。在FTTP的測試中，RPUF/10HBP的產(chǎn)煙已經(jīng)接近純樣的水