阻燃聚苯乙烯泡沫保溫板的制備及其機(jī)理研究.pdf

1、可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)泡沫是一種閉孔泡沫材料，由于其有著良好的熱絕緣、耐腐蝕、防潮、隔音以及減震等性能，因此將其廣泛的應(yīng)用于隔熱層、外包裝以及水上漂浮裝置等領(lǐng)域。因而，EPS泡沫成為了應(yīng)用最為廣泛的泡沫塑料。近年來產(chǎn)生的大量火災(zāi)案件，大多與這種泡沫的高易燃性有關(guān)，故而近年來引起了特別地關(guān)注。EPS的本質(zhì)是聚苯乙烯和空氣，具備了泡沫結(jié)構(gòu)的多孔、薄壁、大表面積、空氣含量高于98％的這些典型特點(diǎn)使得它比起塊狀的聚苯乙烯來講可燃性更高。因此，

2、提高EPS的阻燃性能以此來滿足人們的日常需求已迫在眉睫。
　　本課題嘗試的包覆阻燃技術(shù)，對EPS進(jìn)行阻燃改性。此論文總共分為三個(gè)部分:
　　首先，論文研究了用于阻燃改性制得EPS泡沫保溫板的實(shí)驗(yàn)工藝與流程。同時(shí)，合成三聚氰胺改性脲醛樹脂(MUF)作為EPS包覆液，由聚磷酸銨(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)構(gòu)成的膨脹型阻燃劑包覆在EPS預(yù)發(fā)泡珠粒的表面來實(shí)現(xiàn)阻燃。紅外分析(FTIR)表明MEL的特征峰出現(xiàn)在M

3、UF中，而且MUF中游離甲醛含量為0.15％，明顯低于UF。利用極限氧指數(shù)(LOI)、垂直燃燒(UL-94)、錐形量熱(CONE)和熱失重分析(TG)對阻燃EPS進(jìn)行阻燃性與熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析表征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著阻燃劑添加量的增大，材料的LOI值增大。當(dāng)傳統(tǒng)型阻燃劑添加量達(dá)到80份時(shí)(EPS100份)，LOI可以提高到36.3％;殘?zhí)苛繛?4.8％;燃燒速度明顯減慢;煙密度減低;泡沫受熱收縮現(xiàn)象有所改善。
　　其次，本課題將蒙脫土

4、、二硫化鉬和可膨脹石墨引入改阻燃體系中，并與少量硼酸鋅與之進(jìn)行阻燃復(fù)配。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:少量硼酸鋅的引入使得三種二維結(jié)構(gòu)可以在聚苯乙烯泡沫表面形成較好的炭層。其中，可膨脹石墨與硼酸鋅的效果最好，當(dāng)可膨脹石墨與硼酸鋅的添加量為2∶1，總添加量為24phr時(shí)，復(fù)合材料的LOI可以達(dá)32.6％;殘?zhí)苛颗c熱穩(wěn)定性大幅度提高。
　　最后，本課題將金屬元素鋁引入到多壁碳納米管(MWNT)的表面，得到Al-MWNT，并與可膨脹石墨進(jìn)行阻燃復(fù)配（二

5、維與一維結(jié)構(gòu)的復(fù)配），引入金屬元素，提高催化成炭性能。XPS和紅外的結(jié)果表明Al已成功地接枝在碳納米管表面。當(dāng)可膨脹石墨與改性碳納米管的配比為7∶2，總添加量為36phr時(shí)，體系的燃燒性能有了極大的提升。LOI可以達(dá)30.3％，垂直燃燒等級(jí)達(dá)到Ⅴ-0等級(jí);熱釋放速率峰值由932.8kW·m-2降為177.5kW·m-2。燃燒后的炭層變致密隔絕基體和氧氣，阻止燃燒進(jìn)一步蔓延;同時(shí)抑煙性能得到了極大的提升。不同維度的兩種納米粒子能夠互相支撐