阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的制備及其火災(zāi)行為研究.pdf

1、為了使聚氨酯材料同時(shí)具有阻燃和保溫兩種功能，本論文從聚氨酯材料的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，以三氯氧磷(POCl3)為偶聯(lián)劑，聚乙二醇(PEG)為相變儲(chǔ)能物質(zhì)，將聚乙二醇鍵接于聚醚多元醇骨架上，進(jìn)而與多異氰酸酯發(fā)泡反應(yīng)，制備一種阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料(P/PEG-PUF)，通過利用相變儲(chǔ)能材料PEG和阻燃P元素的引入來達(dá)到同時(shí)提高聚氨酯材料阻燃和保溫性能的目的，提出一種有效降低保溫隔熱聚氨酯材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的方法。
　　其主要研究結(jié)果如下:<

2、br>　　1.以三氯氧磷為偶聯(lián)劑，聚乙二醇(PEG)為相變儲(chǔ)能物質(zhì)，將聚乙二醇鍵接于聚醚多元醇骨架上，進(jìn)而與多異氰酸酯發(fā)泡反應(yīng)，制備得到一種阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料(P/PEG-PUF)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。
　　1)通過測(cè)試阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的表觀密度，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能物質(zhì)聚乙二醇(PEG600)對(duì)表觀密度基本無影響，阻燃P元素的引入影響了聚氨酯材料的泡孔結(jié)構(gòu)，提高了其表觀密度。
　　2)用紅外光譜分析儀(FTIR)分別對(duì)

3、純聚氨酯材料和阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料中有新峰出現(xiàn)，舊峰消失或偏移，說明了聚乙二醇通過三氯氧磷成功接枝到聚醚多元醇上，改變了阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的分子結(jié)構(gòu)，使聚氨酯材料同時(shí)具有保溫和阻燃的功能。
　　3)利用加熱板對(duì)阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行導(dǎo)熱分析，結(jié)果顯示阻燃P元素的引入對(duì)聚氨酯材料的導(dǎo)熱性能影響不明顯，相變儲(chǔ)能物質(zhì)PEG的引入降低了其升溫速率，導(dǎo)熱性變差。
　　4)利

4、用熱重分析儀(TG)考察阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的熱穩(wěn)定性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)阻燃P元素和PEG的加入使聚氨酯材料的初始分解溫度和最大分解速率所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度降低，終止溫度向高溫區(qū)移動(dòng)，且成炭率大大提高，熱穩(wěn)定性更好，提高了聚氨酯材料的阻燃性能。
　　2.通過氧指數(shù)、水平垂直燃燒、煙密度等方式對(duì)阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行阻燃、發(fā)煙性能測(cè)試，研究PEG與阻燃P元素含量對(duì)阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的火災(zāi)行為的影響。
　　1)相變儲(chǔ)能材料PEG對(duì)

5、聚氨酯材料的阻燃、發(fā)煙性能基本無影響。
　　2)隨著阻燃P元素的增加，阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的極限氧指數(shù)增大，燃燒速率降低，燃燒級(jí)別增強(qiáng)，說明了阻燃P元素的加入能改善聚氨酯材料的阻燃性能，降低其火災(zāi)危險(xiǎn)性。
　　3)隨著阻燃P元素的增加，阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的煙密度等級(jí)、最大煙密度增大，說明了阻燃P元素的加入能增大了聚氨酯材料的發(fā)煙量。
　　3.采用Kissinger法與Ozawa法兩種不同動(dòng)力學(xué)分析方法對(duì)純聚氨酯材

6、料和阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行熱降解動(dòng)力學(xué)研究。
　　1)阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的表觀活化能遠(yuǎn)小于純聚氨酯材料，且指前因子降低了28個(gè)數(shù)量級(jí)，說明了聚氨酯材料中有含磷結(jié)構(gòu)的存在，更容易熱降解并產(chǎn)生炭層，增加殘余量，提高阻燃性能。
　　2)通過Kissinger方程和Ozawa方程計(jì)算得出的阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的表觀活化能基本一致，說明阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的熱降解反應(yīng)基本符合Kissinger方程和Ozawa方程對(duì)熱降解反

7、應(yīng)的基本假定。
　　4.采用錐形量熱儀對(duì)阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的火災(zāi)行為進(jìn)行綜合性研究。
　　1)阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料于純聚氨酯材料相比，阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料更不易被引燃，殘余量更多，熱釋放速率降低，說明P元素的引入降低了聚氨酯材料的火災(zāi)熱危險(xiǎn)，提高了聚氨酯材料的阻燃性能。
　　2)阻燃聚氨酯相變儲(chǔ)能材料的煙氣量比純聚氨酯材料的要多，推遲了初始釋放煙氣時(shí)間、到達(dá)最大總煙釋放量時(shí)間，說明阻燃P元素的引入增加了火災(zāi)初期