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阻燃聚氨酯硬泡的制备及TG-FTIR联用技术在聚氨酯阻燃机理研究中的应用

高宁  
【摘要】:近年来,低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式逐步深入人心。硬质聚氨酯泡沫塑料不但物化性能优异,更可以满足节能65%的国家节能要求,使其在建筑工程、桥梁道路等领域得到了越来越多的应用。因此研究硬质聚氨酯泡沫塑料的热解过程及其热解过程中有害物质的产生,对火灾危险性评价具有重要意义。 本实验采用一步合成法制备了4种阻燃聚氨酯硬泡和纯聚氨酯硬泡,通过LOI测试、热释放速率测试、吸水率测试、导热系数测试对聚氨酯硬泡进行了表征。采用TG-FTIR联用技术分析了5种聚氨酯硬泡在氮气氛围下的热分解过程、阻燃机理以及对主要气体产物的释放的影响。本文得出了以下结论和成果: 1.聚氨酯硬泡的热分解主要分为三个阶段,第一阶段主要是水分、部分助剂的损失以及主链中C-O键的断裂成异氰酸酯和多元醇,第二阶段是异氰酸酯和多元醇的热解反应,第三阶段残余物继续热解,在高温下发生炭化作用。 2.聚氨酯硬泡热解产物主要有烷烃类化合物、烯烃类化合物、苯类化合物、伯胺、酰胺、C02、H20等。 3. DMMP的凝聚相阻燃起主要的阻燃作用,抑制了异氰酸酯和多元醇的分解。烷烃化合物、苯环类化合物以及烯烃类化合物的释放起到了明显的抑制作用。随着DMMP含量的增加,阻燃作用减弱。 4. DMMP和TDCP的添加对异氰酸酯的分解有明显抑制作用,在高温阶段(400。C以上),阻燃剂的气相作用起到主要作用。烷烃化合物、苯环类化合物以及烯烃类化合物的释放减少,随着DMMP和TDCP的增加,烯烃类化合物的生成增加。 5. DMMP和TCPP的添加,可抑制异氰酸酯的分解,DMMP和TCPP对聚氨酯硬泡的成炭作用不大。烷烃化合物、苯环类化合物以及烯烃类化合物的释放明显减少,随着DMMP和TCPP的增加,苯环化合物的释放增加。 6. DMMP和TCEP主要抑制高聚物第二阶段的热解,对烷烃化合物、苯环类化合物以及烯烃类化合物释放的抑制作用不大。随着DMMP和TCEP的增加,阻燃作用减弱。


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