阻燃聚氨酯相變儲能材料的制備及其火災行為研究.pdf

1、為了使聚氨酯材料同時具有阻燃和保溫兩種功能，本論文從聚氨酯材料的分子結構設計出發(fā)，以三氯氧磷(POCl3)為偶聯(lián)劑，聚乙二醇(PEG)為相變儲能物質，將聚乙二醇鍵接于聚醚多元醇骨架上，進而與多異氰酸酯發(fā)泡反應，制備一種阻燃聚氨酯相變儲能材料(P/PEG-PUF)，通過利用相變儲能材料PEG和阻燃P元素的引入來達到同時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危險性的方法。
　　其主要研究結果如下:<

2、br>　　1.以三氯氧磷為偶聯(lián)劑，聚乙二醇(PEG)為相變儲能物質，將聚乙二醇鍵接于聚醚多元醇骨架上，進而與多異氰酸酯發(fā)泡反應，制備得到一種阻燃聚氨酯相變儲能材料(P/PEG-PUF)，并對其結構和性能進行表征。
　　1)通過測試阻燃聚氨酯相變儲能材料的表觀密度，發(fā)現(xiàn)儲能物質聚乙二醇(PEG600)對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構，提高了其表觀密度。
　　2)用紅外光譜分析儀(FTIR)分別對

3、純聚氨酯材料和阻燃聚氨酯相變儲能材料的結構進行對比分析，結果發(fā)現(xiàn)在阻燃聚氨酯相變儲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能材料的分子結構，使聚氨酯材料同時具有保溫和阻燃的功能。
　　3)利用加熱板對阻燃聚氨酯相變儲能材料進行導熱分析，結果顯示阻燃P元素的引入對聚氨酯材料的導熱性能影響不明顯，相變儲能物質PEG的引入降低了其升溫速率，導熱性變差。
　　4)利

4、用熱重分析儀(TG)考察阻燃聚氨酯相變儲能材料的熱穩(wěn)定性，結果發(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應的反應溫度降低，終止溫度向高溫區(qū)移動，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、煙密度等方式對阻燃聚氨酯相變儲能材料進行阻燃、發(fā)煙性能測試，研究PEG與阻燃P元素含量對阻燃聚氨酯相變儲能材料的火災行為的影響。
　　1)相變儲能材料PEG對

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，阻燃聚氨酯相變儲能材料的極限氧指數(shù)增大，燃燒速率降低，燃燒級別增強，說明了阻燃P元素的加入能改善聚氨酯材料的阻燃性能，降低其火災危險性。
　　3)隨著阻燃P元素的增加，阻燃聚氨酯相變儲能材料的煙密度等級、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法兩種不同動力學分析方法對純聚氨酯材

6、料和阻燃聚氨酯相變儲能材料進行熱降解動力學研究。
　　1)阻燃聚氨酯相變儲能材料的表觀活化能遠小于純聚氨酯材料，且指前因子降低了28個數(shù)量級，說明了聚氨酯材料中有含磷結構的存在，更容易熱降解并產生炭層，增加殘余量，提高阻燃性能。
　　2)通過Kissinger方程和Ozawa方程計算得出的阻燃聚氨酯相變儲能材料的表觀活化能基本一致，說明阻燃聚氨酯相變儲能材料的熱降解反應基本符合Kissinger方程和Ozawa方程對熱降解反

7、應的基本假定。
　　4.采用錐形量熱儀對阻燃聚氨酯相變儲能材料的火災行為進行綜合性研究。
　　1)阻燃聚氨酯相變儲能材料于純聚氨酯材料相比，阻燃聚氨酯相變儲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熱危險，提高了聚氨酯材料的阻燃性能。
　　2)阻燃聚氨酯相變儲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間、到達最大總煙釋放量時間，說明阻燃P元素的引入增加了火災初期