聚乙烯醇用新型膨脹型阻燃劑的合成與應(yīng)用及阻燃機(jī)理研究.pdf

1、聚乙烯醇(PvA)作為產(chǎn)量最大的水溶性高分子材料之一，因具有良好的成膜性、粘接力、機(jī)械性能和低毒性而被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、家庭裝飾等行業(yè)。然而它的極限氧指數(shù)很低極易燃燒，已不能適應(yīng)相應(yīng)領(lǐng)域越來(lái)越高的防火安全要求，因此提高聚乙烯醇的阻燃性便成為一個(gè)急需解決的重要課題。 現(xiàn)有的解決這一問(wèn)題的方法仍然是通過(guò)添加阻燃劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而，PVA的現(xiàn)用阻燃劑要么含有鹵素，要么添加量很高。鹵素阻燃劑不僅面臨很大的環(huán)境問(wèn)題而且要添加其它助劑，成本

2、較高；而無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃效率都較低。因此，研制出PVA新的無(wú)鹵阻燃體系成為本課題的主要任務(wù)。 本文從無(wú)鹵阻燃聚乙烯醇和紡絲液、漿料需要水溶性出發(fā)，以氨水和2，2-二甲基1，3-丙二醇磷酸為原料合成了兩種新型膨脹型阻燃劑2，2-二甲基1，3-丙二醇磷酸銨(PNOH)；同時(shí)還合成了一種新型的含有P、N、S三種阻燃元素的阻燃劑2，2-二甲基1，3-丙二醇磷酸磺胺(PSOH)并對(duì)它們的合成條件進(jìn)行了研究；通過(guò)紅外光譜、核磁共振等方法對(duì)合

3、成的產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明，PNOH與聚磷酸銨(APP)和有機(jī)金屬絡(luò)合物復(fù)配在PVA1799中使用時(shí)可以形成均一穩(wěn)定的溶液，同時(shí)產(chǎn)品具有很好的阻燃性能。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明，PSOH與APP互配在PVA1788體系中可以形成一種均一穩(wěn)定的溶液，同時(shí)在CoSA作為催化協(xié)效劑時(shí)可以使PVA1788具有優(yōu)異的阻燃性能。 研究了大量基于PNOH/APP、PSOH/APP和有機(jī)金屬絡(luò)合物的阻燃PVA配方。通過(guò)LOI和UL-94測(cè)試最終

4、得到了兩個(gè)阻燃性能較好的配方，85％PVA+14.5％WR.(7.5％PNOH+7％APP)+0.5％NiSAO和85％PVA+6.5％APP+7.0％PSOH+0.5％CoSA，氧指數(shù)值(LOD分別為34.2和37.1，同時(shí)二者均可達(dá)UL-94 V-0級(jí)。實(shí)驗(yàn)表明有機(jī)金屬絡(luò)合物與膨脹阻燃PVA之間存在著一定的協(xié)同作用。 TGA結(jié)果說(shuō)明阻燃劑和有機(jī)金屬絡(luò)合物的加入使PVA的熱降解行為發(fā)生了變化。不論是在空氣中還是在氮?dú)庵校蛎浶?/p>

5、阻燃PVA的熱穩(wěn)定性都提高了，而且最終的殘?zhí)苛慷即笥诩働VA。采用TGA和SEM對(duì)PSOH的熱穩(wěn)定性和炭層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明PSOH具有很高的熱穩(wěn)定性和很好的成炭效果。通過(guò)各組分熱降解殘余量的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)值都比計(jì)算理論值高，表明膨脹型阻燃劑各組分間存在著協(xié)同阻燃的效果。 采用SEM、FTIR、XPS等分析測(cè)試方法，對(duì)膨脹型阻燃PVA和有機(jī)金屬絡(luò)合物的阻燃機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明IFR-PVA/NiSAO在燃燒時(shí)都可以形成較