软质PVC阻燃及抑烟

北京化工大学材料科学与工程学院软质PVC阻燃及抑烟的研究苑会林北京化工大学材料科学与工程学院北京化工大学材料科学与工程学院聚氯乙烯特点阻燃耐腐蚀绝缘原材料来源广泛北京化工大学材料科学与工程学院软质聚氯乙烯的应用薄膜绝缘材料防腐材料建筑材料北京化工大学材料科学与工程学院硬PVC树脂的阻燃性良好的阻燃性其含氯量达56％氧指数为～45北京化工大学材料科学与工程学院软质PVC的阻燃性加入大量的增塑剂其氯含量可降至36％氧指数最低可降至22北京化工大学材料科学与工程学院聚合物的燃烧过程高聚物不燃性气体可燃性气体炭化残渣烟尘燃烧产物＋热分解（吸热）热源热量反馈（无焰燃烧）空气空气（着火，有焰燃烧）北京化工大学材料科学与工程学院PVC燃烧时的作用机理产生烟雾的代表机理如下:PVC树脂在燃烧时发生脱HCl反应并以共轭双键结合形式生成不饱和基链的断裂、环化，生成烟碳北京化工大学材料科学与工程学院PVC燃烧时的作用机理CCCCCCHHHHHHHHHHHHCCCCCCHHHHHHCOH3北京化工大学材料科学与工程学院塑料阻燃途径之一通过化学的方法在聚合过程中使聚合物主链上引入阻燃性良好的化学基团优点:阻燃持久，对塑料的物理和机械性能影响较小缺点:工艺复杂，成本也较高北京化工大学材料科学与工程学院易燃的塑料阻燃途径之二通过共混阻燃剂的方法使其具有阻燃性目前塑料的阻燃仍绝大多数采取此种方法北京化工大学材料科学与工程学院阻燃剂分类按是否参与高分子材料化学反应分类按阻燃剂所含元素分类北京化工大学材料科学与工程学院阻燃剂分类反应性阻燃剂添加型阻燃剂北京化工大学材料科学与工程学院阻燃剂分类有机阻燃剂:磷系阻燃剂卤系阻燃剂（包含氯系、溴系两种）氮系阻燃剂（包含氰胺类、氨基磺酸铵等）北京化工大学材料科学与工程学院阻燃剂分类无机阻燃剂:锑化合物赤磷和磷酸类硼化合物氢氧化铝和氢氧化镁锆化合物和铋化合物北京化工大学材料科学与工程学院常用无机阻燃剂作用机理氢氧化铝阻燃剂氢氧化镁阻燃剂锑系阻燃剂含硼阻燃剂含钼阻燃剂北京化工大学材料科学与工程学院氢氧化铝阻燃剂氢氧化铝的阻燃作用机理：吸收热量、降低温度减缓降解速度放出大量水蒸气在燃源和基质材料之间形成不燃烧的壁障2Al(OH)3Al2O3+3H2O北京化工大学材料科学与工程学院氢氧化镁阻燃剂氢氧化镁在阻燃机理上与ATH相似：氢氧化镁受热分解产生水蒸气吸收潜热降低材料表面火焰的实际温度，其冷却效应抑制了高聚物分解和产生可燃气体；分解产生的MgO是良好的耐火材料，能提高合成材料的抵抗火焰的能力Mg(OH)2MgO+H2O北京化工大学材料科学与工程学院锑系阻燃剂三氧化二锑与有机卤化物相互作用的机理为（以氯/锑体系为例）：Sb2O3+HCl245~5652SbOCl+H2OSbOCl245~280Sb4O5Cl2+SbCl3(g)Sb4O5Cl2410~425Sb2O4Cl+SbCl3(g)Sb2O4Cl479~565Sb2O3+SbCl3(g)北京化工大学材料科学与工程学院含硼阻燃剂硼酸锌与卤素阻燃剂RX混合使用，当接近火源时，生成卤化硼和卤化锌，并释放出结晶水，同时燃烧时产生的HX继续与硼酸锌反应生成卤化硼和卤化锌。上述反应生成的卤化硼和卤化锌可以捕捉气相中的反应活性很强的HO·、H·，中断燃烧的链反应，在固相中能促进生成致密而坚固的炭化层，同时在高温下硼化物在可燃物表面形成玻璃状固熔物包覆于聚合物材料表面，这种玻璃状物质既可隔热又可隔绝空气北京化工大学材料科学与工程学院含钼阻燃剂三氧化钼的主要特点是:能有效地提高体系的阻燃性能并抑制烟的生成;其气相反应不重要,阻燃抑烟主要是按照凝聚相反应与气相反应机理进行；对残炭的氧化作用对于烟密度的降低很重要对大量钼化物抑烟作用的研究发现，钼化物促进焦炭生成北京化工大学材料科学与工程学院研究意义对软质聚氯乙烯低发烟效能的研究已成为国际上的热门课题，开发一种具有良好的机械性能、电性能、耐候性能的低发烟、高阻燃聚氯乙烯材料具有十分重要的应用价值和广阔的应用前景北京化工大学材料科学与工程学院成型加工工艺氢氧化铝及氢氧化镁的表面处理工艺软质PVC加工工艺流程北京化工大学材料科学与工程学院氢氧化铝及氢氧化镁的表面处理工艺氢氧化镁/氢氧化铝干燥氢氧化镁/氢氧化铝改性氢氧化镁/氢氧化铝偶联剂北京化工大学材料科学与工程学院软质PVC加工工艺流程PVC树脂各种助剂PVC混料PVC粒料PVC片材制样测试北京化工大学材料科学与工程学院不同镁铝比时镁铝复合阻燃剂的热分解行为比较Mg(OH)2/ATH质量比第一次分解第二次分解热分解过程温度范围/℃吸热温度范围℃DSC吸热值/J/g吸热温度范围/℃DSC吸热0.62257~283514.5354~374637.9257~3741.67211~271327.6417~444578.5211~444北京化工大学材料科学与工程学院偶联剂用量对材料力学性能的影响0129.49.69.810.010.210.410.610.811.0偶联剂用量拉伸强度拉伸强度180190200210220断裂伸长率断裂伸长率北京化工大学材料科学与工程学院正交实验表试验号三氧化钼硼酸锌三氧化二锑氧指数平方111130.5930.25212232.91082.41313333.81142.44421230.6936.36522332.31043.29623131.71004.89731331.91017.61832132.61062.76933232.81075.84K197.29394.8K294.697.896.3K397.398.398k1=K1/332.43131.6k2=K2/331.5333332.632.1k3=K3/332.4333332.7666732.66667北京化工大学材料科学与工程学院三氧化钼含量与氧指数的关系0.81.01.21.41.61.82.02022242628303234363840平均氧指数％三氧化钼含量（％）北京化工大学材料科学与工程学院硼酸锌含量与氧指数的关系567891030.831.031.231.431.631.832.032.232.432.632.833.0平均氧指数％硼酸锌含量（％）北京化工大学材料科学与工程学院三氧化二锑含量与氧指数的关系567891031.631.832.032.232.432.632.8平均氧指数％三氧化二锑含量（％）北京化工大学材料科学与工程学院结论经偶联剂处理过的阻燃剂，由于其与基体的界面结合力增强了，从而使力学性能得到提高通过正交设计实验配方，可以得知三氧化钼的用量对聚合物的阻燃效果不明显，而随者硼酸锌和三氧化二锑的用量的增加其阻燃效果越来越好北京化工大学材料科学与工程学院THANKS2007.12.12