羥甲基化磷酸脒基脲-硼酸復(fù)合阻燃劑的合成與性能研究.pdf

1、社會(huì)物質(zhì)文明不斷進(jìn)步,木質(zhì)纖維材料得到更加廣泛的使用,隨之而來(lái)的火災(zāi)事故也頻繁發(fā)生,木質(zhì)纖維材料的阻燃研究和應(yīng)用需求日益加劇。
　　 本文以磷-氮-硼復(fù)合阻燃劑為研究的主要切入點(diǎn),結(jié)合前人對(duì)木材阻燃劑的科研成果和本課題組的研究積累,設(shè)計(jì)合成出以羥甲基化磷酸脒基脲(G21)和硼酸為主要阻燃活性物質(zhì)的磷-氮-硼復(fù)合木材阻燃劑G21BA,從羥甲基化磷酸脒基脲的合成及表征、羥甲基化磷酸脒基脲和G21VA對(duì)膠合板的阻燃作用和熱重分析、以及

2、可控氣氛錐形量熱儀的火災(zāi)環(huán)境模擬的角度,展開(kāi)了較為系統(tǒng)的阻燃性能評(píng)價(jià)和分析論述。
　　 以高純度磷酸脒基脲(GUP)、甲醛和水為主要原料,控制反應(yīng)條件使之完全反應(yīng),得到羥甲基化磷酸脒基脲,其具有溶液無(wú)色澄清透明、溶解性提高、酸堿性溫和、吸濕性低、有一定抗流失性等特點(diǎn)。經(jīng)FTIR和XRD分析表征,伯酰胺紅外吸收峰減弱,羥甲基峰出現(xiàn),說(shuō)明在磷酸脒基脲分子上成功接上羥甲基,且隨羥甲基化程度的增大,伯酰胺吸收峰逐漸消失,產(chǎn)物的無(wú)定形聚集

3、態(tài)結(jié)構(gòu)特征更加明顯。TG結(jié)果顯示其起始分解溫度降低,但最終殘余物質(zhì)量分?jǐn)?shù)較GUP稍有提高。CONE測(cè)試結(jié)果顯示,隨羥甲基化程度的增大,處理膠合板的熱釋放、煙釋放和火勢(shì)增長(zhǎng)指數(shù)稍有提高,相對(duì)GUP的阻燃和抑煙效果,G21與之相當(dāng)。
　　 采用復(fù)配技術(shù)制得G21BA阻燃劑,其在膠合板內(nèi)部顆粒細(xì)密且分散均勻,具有較強(qiáng)的阻燃和抑煙性能,且力學(xué)性能得到一定程度的改善?？煽貧夥斟F形量熱儀模擬開(kāi)放式火災(zāi)環(huán)境和相對(duì)封閉的室內(nèi)火災(zāi)環(huán)境,結(jié)果表明,

4、在開(kāi)放式火災(zāi)環(huán)境中,G21BA阻燃膠合板的熱釋放量、質(zhì)量損失率、火勢(shì)增長(zhǎng)指數(shù)、發(fā)煙鼉以及煙氣毒性均降低。在相對(duì)封閉的室內(nèi)火災(zāi)環(huán)境中,G21BA阻燃膠合板在低氧濃度環(huán)境中的發(fā)煙量和CO釋放比在較高氧濃度條件下明顯提高,而膠合板素材在較高氧濃度下的發(fā)煙量和熱釋放相對(duì)低氧濃度大大增大。G21BA阻燃膠合板在空氣氧濃度高于18％時(shí),與膠合板素材相比具有顯著的阻燃和抑煙效果。G21BA阻燃膠合板的使用安全性得到大大提高。在相對(duì)封閉的室內(nèi),由于堆放

5、較多易燃物而發(fā)生火災(zāi)并引燃所大量使用的G21BA阻燃膠合板,若環(huán)境嚴(yán)重缺氧則會(huì)生成較多CO氣體和濃煙,為消防安全帶來(lái)不利影響,因此建議在人員活動(dòng)頻繁并大量使用G21BA阻燃膠合板的公共場(chǎng)合,不宜堆放太多易燃物品。
　　 G21BA對(duì)膠合板主要是凝聚相阻燃機(jī)理,即在高溫下使膠合板發(fā)生脫水、分解、縮合、聚合、芳構(gòu)化等反應(yīng)而快速成炭；另外G21BA分解出的水、氨氣等不燃性氣體對(duì)稀釋周圍氧氣濃度也起到一定的阻燃作用,并且G21和硼酸的熱