基于小白鼠实验的新型膨胀阻燃低密度聚乙烯复合材料烟气毒性研究（英文）

利用小白鼠试验来研究新型阻燃低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的烟气毒性,探寻材料烟气毒性最大不至死浓度,根据相关标准判断材料毒性所属级别,并比较研究不同燃烧状况下阻燃LDPE复合材料产烟毒性.从烟气毒性实验可知,有焰燃烧比无焰燃烧具有较小的烟气毒性.同时利用火灾性能指数和火灾发展指数对阻燃LDPE复合材料的火灾安全性进行评价.研究结果有助于优化设计环境友好、综合性能优良的阻燃低密度聚乙烯复合材料.     

阻燃重组竹燃烧中的烟气毒性特征及抑烟性能

【目的】了解阻燃重组竹在燃烧时产生的烟雾情况和抑烟性能,为减少建筑火灾发生时的人员伤亡和财产损失提供参考。【方法】以竹束、复配阻燃剂等为原料制备了阻燃重组竹,采用锥形量热仪研究了其燃烧中的烟气特征、毒性情况及抑烟性能。【结果】与非阻燃重组竹相比,阻燃重组竹总烟释放量(TSR)的峰值降低了30.5%,比消光面积(SEA)的峰值降低了40.5%,烟释放速率(RSR)的峰值降低了27.8%,一氧化碳(CO)质量分数的峰值降低了74.7%,CO产率的均值降低了68.8%,二氧化碳(CO₂)质量分数的峰值降低了21.4%,CO₂产率的均值降低了35.1%。【结论】阻燃重组竹在燃烧中的产烟量和烟气毒性都明显低于非阻燃重组竹,复配阻燃剂具有显著的抑烟和降毒作用。     

膨胀型阻燃PC/ABS合金材料燃烧性能研究

利用锥形量热仪进行实验,对比分析不同配方比下膨胀型阻燃PC /ABS合金材料的点燃时间(TTI)、热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)、火灾危险性指数 (PkHRR/TTI)等燃烧参数,进而全面了解不同配方比下材料的燃烧性能以及阻燃效果.在实验基础上对含不同比例的聚磷酸铵(APP)与三聚氰胺(MA)的膨胀型阻燃剂不同阻燃机理进行讨论.     

火灾过程中矿用输送带燃烧性能的实验研究

利用锥形量热计对我国煤矿传统使用的非阻燃橡胶输送带和目前推广应用的PVC和PVG阻燃输送带在20～50kWm-2辐射能量条件下的点燃性能、热释放性能、烟气毒性及烟气的减光性进行了系统的实验研究,结果表明,非阻燃CR输送带的火灾危险性远大于阻燃输送带PVC与PVG,但阻燃输送带PVC与PVG的CO生成率较高。上述实验为矿井火灾火源特性数学模型的建立以及矿用阻燃输送带的开发提供了基础参数。     

通风量对火灾烟气中CO2和CO释放的影响

该文利用文献中评价材料毒性的原始实验数据,从烟气毒性物质释放的角度,分析了火灾烟气中CO2和CO的释放特性,并着重分析了通风量的影响机理.研究发现CO2和CO的释放受燃烧模式的影响.在通风控制模式下,木材的扩散燃烧按照挥发分和固定碳燃烧分阶段进行,并受扩散供氧和燃烧耗氧之间制约关系的影响,其烟气成分的释放也具有上述特点.另外,数据分析表明,燃烧存在临界通风量和着火延迟.通风量具有强化燃烧和稀释、掺冷烟气的双重作用.     

复合型阻燃剂处理硬质聚氨酯的燃烧特性

本文采用膨胀石墨(EG)、微胶囊红磷(MRP)和硼砂对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)进行阻燃处理,并采用氧指数、热重分析和锥形量热方法研究了不同配比阻燃剂对RPUF的燃烧性能和阻燃机理。结果表明,硼砂能有效的抑制RPUF燃烧过程的热释放量和CO、CO_2的释放,当EG/MRP/硼砂质量比为4:2:1及以上时,三者具有较好的阻燃抑烟效果,氧指数可达28.7%,并随硼砂含量的升高阻燃效果增加。     

阻燃聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的燃烧性能

采用X射线衍射和透射电镜对所制备的聚丙烯/蒙脱土（PP/MMT）插层纳米复合材料的结构进行表征;通过热分析、锥形量热、氧指数、垂直燃烧测试对其热解和燃烧性能进行了研究.热分析表明蒙脱土片层在热解过程中显示出能量阻隔作用,提高了材料的热稳定性和成炭量;蒙脱土片层与膨胀型阻燃剂之间的协效作用使得纳米复合材料热释放速率、CO与CO2释放量及比消光面积明显降低;将不同阻燃级别的材料制成电视机壳进行全尺寸锥形量热仪实验表明,V-0级别的阻燃聚丙烯材料的火灾危险性最小.     

聚磷酸铵/氢氧化镁复配填充聚氨酯硬泡的阻燃性能

摘要: 为了增强聚氨酯硬泡在燃烧过程中的的阻燃性能和抑烟性能,以聚磷酸铵与氢氧化镁组成协效阻燃剂加入聚氨酯中制备了阻燃聚氨酯硬泡。通过临界氧指数测定仪、水平垂直燃烧测定仪、锥形量热仪和电子万能试验机研究了聚磷酸铵和氢氧化镁不同配比对聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能、燃烧行为和压缩强度的影响。并用扫描电镜观察了阻燃材料燃烧后残炭的微观结构。结果表明,加入30份聚磷酸铵和10份氢氧化镁的聚氨酯硬泡的氧指数达27.5%,最大热释放速率为113.5 KW/m2,比纯聚氨酯硬泡的最大热释放速率下降了22.3%,最大烟释放速率下降58.9%。成炭致密,有良好的阻燃效果。证明复合阻燃剂加入能够增强聚氨酯材料的阻燃抑烟性能。     

火灾中材料产烟毒性的分析

国际上关于火灾烟气毒性最大工况的争议已有多年,有人认定它发生在有焰燃烧工况,也有人认定它发生在无焰燃烧工况.该文作者采用热重-Fourier变换红外分析仪(TG-FTIR), 并结合他人DIN53436的试验结果,在氮气氛下,对木材进行热解实验.对不同特性的材料在纯热解、无焰燃烧和有焰燃烧条件下一氧化碳的生成规律进行了分析.结果表明 烟气毒性最大工况与材料的特性和燃烧条件密切相关,对于固定碳含量较高的材料,烟气毒性最大工况发生在有焰燃烧工况,反之则发生在无焰燃烧工况.     

硅烷偶联剂改性茶皂素膨胀阻燃剂及涂料应用

采用硅烷偶联剂(KH-550)对茶皂素复合型膨胀阻燃剂(CTS-IFR)进行改性处理,并应用于阻燃涂料.考察了硅烷偶联剂改性茶皂素膨胀阻燃剂(SMTS-IFR)的制备工艺,采用FTIR和SEM对改性阻燃剂进行了结构表征,采用同步热分析仪测试了其热解性能,并对含该改性阻燃剂的阻燃涂料(SMTS-IFRC)进行了阻燃性能及燃烧性能分析.结果表明:硅烷偶联剂改性阻燃剂制备的适宜条件为改性温度80℃,反应时间4h,硅烷偶联剂用量2.5%(质量分数);所制改性阻燃剂中硅烷偶联剂与阻燃剂被证实发生了反应,形成了良好包覆,分散均匀,具有良好的热稳定性,且其高温残炭量明显增加;锥形量热试验结果表明,含该改性阻燃剂的阻燃涂料具有良好的耐火性能,且改性阻燃剂涂料试样燃烧过程中的平均热释放速率为62.29kW/m2,总热释放量为52.66kJ/m2,平均有效燃烧热为11.31kJ/kg,平均质量损失速率为0.046 91g/s,较未改性的阻燃剂涂料,其阻燃性能明显提高.     

Combustion forming hollow nanospheres as a ceramic fortress for flame-retardant fiber

Simple, effective and safe flame retardants are required to improve flame retardant properties of polymer fibers.However, traditional additive flame retardants, such as halogen-flame retardants and intumescent flame retardants, are likely to cause phase separation of functional phases due to their poor dispersibility and compatibility, or are difficult to be suitable for the high temperature processing conditions of melt-spun fibers. Here, in an effort to develop a practical flame retardant system in which zinc diphosphinate(DEPZn) and D-glucose(DG)were selectively incorporated into polyethylene terephthalate(PET) fiber was developed. As a result, the dense nano-scale zinc phosphate microspheres were formed on the surface and inside the residual carbon during combustion. Thus, PET fibers were endowed with excellent flame retardancy through a thermal barrier and enhancement of physical strength for the carbon layer. Moreover, a synergistic flame-retardant effect was found between DEPZn and DG. DG reduced the size of the zinc phosphate nanosphere from 200 nm to 50 nm, making the carbon layer denser and smoother. As a result, the peak heat release of the resultant PET composite fiber decreased to 410 k W/m~2 compared 1276 k W/m~2 for neat PET fiber. Moreover, the total smoke release also dropped from 71 MJ/kg of neat PET fiber to 64 MJ/kg for PET composite fibers. These results provide a promising strategy for the production of industrialized PET flame retardant fibers.     

Salen-金属络合物型聚磷腈在环氧树脂中的阻燃性能

为了降低环氧树脂(EP)的火灾风险,采用缩聚法制备了三种新型的Salen-金属络合物型聚磷腈Salen-PZN-M(M=Ni, Zn, Cu).利用红外光谱(FTIR),电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)对Salen-PZN-M的结构和形貌进行了表征;利用热重分析法(TGA)、锥形量热仪(CCT)表征了复合材料的热稳定性和燃烧性能;利用热重红外分析光谱(TG-FTIR)、SEM、拉曼测试(LRS)、FTIR分析了Salen-PZN-M/EP的阻燃机理.TGA结果表明当添加质量分数为5%的Salen-PZN-M时,不同的配位金属对复合材料有不同的影响.在锥形量热试验中,掺有质量分数为5%的Salen-PZN-M的阻燃EP的总热释放量(PHRR)、总烟释放量(TSP)与有毒CO气体的释放量相比纯EP分别最大降低了20.41%、37%和16.93%.TG-FTIR结果表明,Salen-PZN-M可以减少有害气体的形成.Salen-PZN-M的阻燃机理可能是气相猝灭、不可燃气体释放、协同催化碳化效应和极热稳定组分的形成.     

含磷苯并咪唑基铜配合物合成及阻燃环氧树脂的性能

为了改性环氧树脂阻燃性能,通过取代反应和缩合反应制备一种新型含磷/氮二元杂化物—磷酸4-(1H-苯并咪唑-2-基)-苯基酯二苯酯(PBIm),并作为有机官能团与乙酸铜-水合物反应合成含磷苯并咪唑基铜配合物阻燃剂PBIm-Cu,将其添加到环氧树脂(EP)中,制备阻燃环氧树脂复合材料(PBIm-Cu/EP).通过红外光谱、X-射线光电子能谱、核磁氢谱和核磁磷谱对阻燃剂PBIm和PBIm-Cu进行结构表征.采用热重分析仪(TGA)、极限氧指数测定仪(LOI)和锥形量热仪(CCA)测试复合材料的热稳定性和阻燃性能.PBIm-Cu质量分数为7%的PBIm-Cu/EP体系在垂直燃烧测试中通过了 V-1级,LOI增加到31.6%,并且,峰值放热速率(PHRR)、总热释放量(THR)和总排烟量(TSP)较纯EP分别降低64%,41%和43%,残重率达到了26.7%.SEM 结果显示:PBIm-Cu/EP材料燃烧后碳层表面光滑连续且致密.     

一种新型MXene基阻燃热塑性聚氨酯的研究

以植酸（PA）、吡咯、硝酸钴和碳化钛（Ti3C2Tx，MXene）为主要原料，利用界面调控技术合成一种含P和Co元素的新型MXene基阻燃剂（CoPM），并通过熔融共混的方法制备热塑性聚氨酯（TPU）纳米复合材料。锥形量热测试结果表明，引入4.0 wt%的CoPM后，TPU/CoPM-4.0纳米复合材料的热释放速率峰值、烟释放速率峰值、一氧化碳产生速率峰值和二氧化碳产生速率峰值较纯TPU分别下降41.4%、15.1%、29.4%和39.6%。TPU/CoPM纳米复合材料优异的阻燃和抑烟减毒性能归因于：在凝聚相中，Ti3C2Tx发挥物理阻隔效应和催化成炭作用，隔绝聚合物材料与火焰区的热量、气体交换，且燃烧产物Co3O4和TiO2具有催化抑烟减毒作用；在气相中，PA热解产生含磷自由基捕获剂，从而中断链式燃烧反应。     

阻燃硬质聚氨酯泡沫燃烧热值对阻燃性能的影响

将聚磷酸铵(APP)、磷酸三(β-氯异丙基)酯(TCPP)、氰尿酸三聚氰胺(MCA)、可膨胀石墨(EG)及EG与APP复合阻燃剂分别添加于硬质聚氨酯泡沫(RPUF),采用氧弹量热仪、氧指数仪、燃烧背温测试仪及锥形量热仪研究了阻燃RPUF燃烧热值(HoC)与氧指数、炭层阻隔作用及热释放等阻燃性能参数的相关性;采用X射线光电子能谱表征了RPUF/APP及RPUF/EG/APP体系燃烧热值测试后残炭表面P元素的化学状态. 研究表明,各阻燃RPUF的HoC由低到高的顺序为RPUF/APP,RPUF/EG/APP,RPUF/TCPP,RPUF/MCA,RPUF/EG,其中RPUF/EG/APP的氧指数相对最高,炭层阻隔效应较好,热释放及质量损失相对最低,产烟量适中,综合阻燃性能最好. RPUF/EG/APP燃烧热值测试残炭表面五氧化二磷比例(57.9%)大于RPUF/APP(35.9%). 阻燃RPUF的HoC主要与体系元素组成及阻燃剂HoC的贡献有关,也与膨胀阻燃体系中组分的相互作用有关;而氧指数、炭层的阻隔作用、热及烟释放等阻燃性能主要取决于阻燃机理.      

木塑复合材料燃烧性能的研究

利用锥形量热仪等评价方法,从引燃时间、释热、质量损失和发烟等方面对木塑复合材料（WPC）以及阻燃WPC的燃烧性能进行了研究。结果表明：WPC的引燃时间为27 s,比人工林木材的引燃时间长,与中密度纤维板（密度086 g/cm3）相当;WPC的释热速率峰值404 kW/m2,燃烧1 200 s的释热总量为180 MJ/m2,平均有效燃烧热为28 MJ/kg,燃烧释热高于人工林木材;WPC的平均质量损失速率为7 g/(s·m2),低于人工林杨木和马尾松木材;WPC的发烟总量高于人工林木材。相对于聚丙烯（PP）而言,WPC的释热速率峰值远低于PP,木材的引入降低了PP的高释热速率,且质量损失率峰值也大幅度降低。阻燃WPC的释热速率和释热总量有所降低,但发烟量增大,尤其是含卤阻燃物质。因此,对于WPC不宜选择有卤阻燃剂。     

阻燃型丙烯酸酯乳液胶黏剂的性能研究

采用机械共混方式获得了氢氧化铝(ATH)、三聚氰胺磷酸盐(MP)和MP/季戊四醇(PER)3种阻燃型丙烯酸酯乳液胶黏剂,并研究了3种体系的阻燃剂种类、添加量、配比对阻燃性能、力学性能、热稳定性的影响。结果表明:体系的拉伸强度随阻燃剂添加量的增加而降低,氧指数(LOI)随阻燃剂添加量的增加而增加; 同水平下,ATH改性胶黏剂体系残渣率较高; 锥形量热仪结果表明各类阻燃剂的加入均能有效减少胶黏剂体系的热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)和烟释放速率(SPR); 扫描电镜(SEM)表明当MP与PER质量比为3:1时,改性胶黏剂体系的膨胀型阻燃效果最佳。     

新型阻燃三元乙丙橡胶的制备及其阻燃性能研究

采用微胶囊化聚磷酸铵与季戊四醇复配(APP∶PER=3∶1)填充三元乙丙橡胶(EPDM),制备新型阻燃EPDM材料,考察膨胀型阻燃剂(IFR)的填充量对EPDM材料的燃烧性能和热学性能的影响。结果表明,APP和PER复配使用,可协同提高EPDM的阻燃性能。当IFR填充量为40%时,材料的极限氧指数(LOI)可达到31%,UL94垂直燃烧等级达到V0级;最大热释放速率下降81.2%,总释放热降低30.4%;同时EPDM材料高温区热稳定性明显提高,且材料燃烧后可形成膨胀炭层,700℃下残渣量从0.9%提高至17.0%。     

铜/硼复合防腐剂对膨胀型防火涂料的增效防火与抑烟研究

我国西南地区存在大量传统竹木民居建筑,极具民族特色及历史文化价值. 然而,木材易燃且易被真菌腐蚀,其在实际使用过程中存在极大的安全隐患. 使用防火涂料和防腐剂对木材进行处理可以显著提高木材的阻燃及防腐性能,但防火防腐双重处理对木材阻燃及抑烟行为的影响仍有待揭示. 本文使用铜/硼复合防腐剂（CBCP）和防火涂料对木材进行两步处理,并研究了防火防腐木材的阻燃及抑烟行为. 结果表明,CBCP 可以通过促进炭化反应发生在木材表面形成物理屏障,从而抑制热量和烟释放. 值得注意的是,与单一防火处理的木材相比,防火防腐双重处理的木材具有更好的阻燃、隔热性能以及更少的烟排放量,表明 CBCP 和防火涂料在提高木材火安全性方面具有协同作用.