聚苯乙烯泡沫保温板包覆阻燃和浸渍阻燃性能及阻燃机理研究

发布时间：2017-08-20 00:21

  本文关键词：聚苯乙烯泡沫保温板包覆阻燃和浸渍阻燃性能及阻燃机理研究

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【摘要】：目前,应用外墙保温技术及节能材料已成为实现建筑节能的主要方式,聚苯乙烯泡沫保温板(EPS)以其质轻、保温性能好、力学性能优异等优点在外墙保温领域占据非常重要的地位。然而,近年来以EPS为代表的有机外墙保温材料却屡屡引发建筑火灾事故,严重威胁人民的生命及财产安全。因此研究聚苯乙烯材料的燃烧性能并进行阻燃改性具有重要意义。本文采用包覆阻燃和浸渍阻燃两种阻燃方式对EPS进行阻燃改性,通过两种不同的阻燃方式对EPS珠粒形成阻燃剂包覆结构;实验以考虑形成稳定的炭层为前提进行阻燃剂的选择。包覆阻燃以A树脂作为包覆树脂,可膨胀石墨(EG)形成的膨胀炭层为主体,与APP、IFR所形成的发泡炭层形成协同阻燃体系,在预发后的聚苯乙烯珠粒表面均匀包覆阻燃剂,并模压制备阻燃EPS;浸渍阻燃则以成炭性好的酚醛树脂作为浸渍基液,再加入IFR、菱镁水泥等阻燃剂配制成阻燃浸渍液,通过酚醛树脂的高成炭性与其它阻燃剂协同形成稳定炭层,并通过真空浸渍方式直接对成型后的EPS板进行阻燃剂的添加,制备阻燃EPS。通过氧指数、残炭率、垂直燃烧测试,研究了阻燃剂的种类和添加量对EPS阻燃性能的影响;通过抗拉强度测试、导热系数测试研究了阻燃剂种类和添加量对EPS力学性能和保温性能的影响;用扫描电子显微镜(SEM)对试样的残炭形貌进行分析;用热重分析法(TG)和差热扫描量热法(DSC)研究了阻燃EPS的热解过程。得到结论如下:(1)包覆阻燃以EG为主阻燃剂,其中以硫酸加磷酸复合插层EG的阻燃性能最为优异。针对EG炭层致密性差的问题,引入了APP、IFR等化学膨胀阻燃剂,并与EG形成协效阻燃体系。通过对比发现:单一阻燃体系的阻燃性能以EG最优,IFR其次,APP最差;协效阻燃体系中以EG/IFR阻燃性能最为优异,当EG与IFR比例为5:3,添加量为8g时:阻燃EPS的导热系数为0.03646 W/(m·K),抗拉强度为0.2951 MPa,氧指数达到32.1%,燃烧残炭率为40.85%,垂直燃烧等级为FV-0,阻燃炭层致密、稳定,延缓了EPS的热解。(2)浸渍阻燃以酚醛树脂作为浸渍基液及成炭主体,并添加IFR、菱镁水泥作为协同阻燃剂。发现阻燃效率最高的是菱镁水泥浸渍阻燃:当菱镁水泥浓度为15%时,阻燃EPS的导热系数为0.03686 W/(m·K),抗拉强度为0.1891 MPa,氧指数达到33.1%,燃烧残炭率为37.08%,垂直燃烧等级为FV-0。酚醛树脂和菱镁水泥协同形成稳定炭层,共同发挥阻燃作用。
【关键词】：包覆阻燃 浸渍阻燃 IFR 酚醛树脂 菱镁水泥
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU551
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 论文提出的背景11-12
• 1.2 聚苯乙烯的燃烧机理与火灾危险性12-15
• 1.2.1 聚苯乙烯概述12
• 1.2.2 聚苯乙烯的燃烧机理12-13
• 1.2.3 聚苯乙烯的热解过程13
• 1.2.4 聚苯乙烯的火灾危险性13-15
• 1.3 聚苯乙烯的阻燃15-19
• 1.3.1 聚苯乙烯的阻燃机理15-16
• 1.3.2 阻燃剂概述16-18
• 1.3.3 主要阻燃剂18-19
• 1.4 聚苯乙烯泡沫保温板阻燃方式及研究进展19-23
• 1.4.1 聚苯乙烯泡沫保温板的阻燃方式19-20
• 1.4.2 聚苯乙烯泡沫保温板的包覆阻燃及研究进展20-22
• 1.4.3 聚苯乙烯泡沫保温板的浸渍阻燃及研究进展22-23
• 1.5 本课题研究的意义和主要内容23-25
• 1.5.1 本课题研究的意义23
• 1.5.2 本课题研究的主要内容23-25
• 第二章 实验部分25-31
• 2.1 试验材料与仪器设备25-26
• 2.2 试验方法26-27
• 2.2.1 可发性聚苯乙烯颗粒预发工艺26
• 2.2.2 包覆阻燃聚苯乙烯泡沫保温板制备工艺流程26-27
• 2.2.3 浸渍阻燃聚苯乙烯泡沫保温板制备工艺流程27
• 2.3 测试方法27-31
• 2.3.1 表观密度测定27-28
• 2.3.2 导热系数测定28
• 2.3.3 抗拉强度测定28
• 2.3.4 氧指数测定28-29
• 2.3.5 垂直燃烧29
• 2.3.6 残炭率测定29
• 2.3.7 扫描电镜29-30
• 2.3.8 XRD分析30
• 2.3.9 TG-DSC分析30-31
• 第三章 包覆阻燃聚苯乙烯泡沫保温板的阻燃性能研究31-59
• 3.1 EPS珠粒预发泡工艺的确定31-34
• 3.1.1 EPS珠粒预发蒸汽压力的确定31-33
• 3.1.2 EPS珠粒预发时间的确定33-34
• 3.2 A树脂添加量实验34-36
• 3.3 不同插层EG对聚苯乙烯泡沫保温板阻燃性能的影响36-44
• 3.3.1 不同插层EG阻燃添加量实验36-41
• 3.3.2 不同插层EG阻燃性能对比41-43
• 3.3.3 硫酸和磷酸插层EG阻燃聚苯乙烯残炭SEM分析43-44
• 3.4 APP阻燃实验44-46
• 3.4.1 APP阻燃添加量实验44-45
• 3.4.2 APP阻燃燃烧残炭SEM分析45-46
• 3.5 EG/APP协效阻燃体系实验46-48
• 3.5.1 EG/APP协效阻燃体系配比实验46-48
• 3.5.2 EG/APP协效阻燃体系SEM分析48
• 3.6 IFR阻燃体系实验48-52
• 3.6.1 IFR阻燃体系配比实验48-51
• 3.6.2 IFR阻燃燃烧残炭SEM分析51-52
• 3.7 EG/IFR协效阻燃体系实验52-58
• 3.7.1 EG/IFR协效阻燃体系配比实验52-54
• 3.7.2 EG/IFR协效阻燃体系SEM分析54
• 3.7.3 EG、APP、IFR、EG/APP、EG/IFR阻燃EPS的比较54-56
• 3.7.4 EG/IFR协效阻燃体系TG-DSC分析56-58
• 3.8 本章小结58-59
• 第四章 浸渍阻燃聚苯乙烯泡沫保温板阻燃性能研究59-73
• 4.1 浸渍聚苯乙烯泡沫保温板表观密度的选择59-60
• 4.2 浸渍基液的选择和配制60-64
• 4.2.1 浸渍基液的选择60-61
• 4.2.2 不同粘度酚醛树脂配比对浸渍聚苯板的影响61-64
• 4.3 不同阻燃体系浸渍实验64-72
• 4.3.1 添加IFR阻燃体系浸渍实验64-67
• 4.3.2 添加菱镁水泥浸渍阻燃实验67-70
• 4.3.3 菱镁水泥浸渍阻燃聚苯乙烯XRD分析70
• 4.3.4 菱镁水泥浸渍阻燃聚苯乙烯TG-DSC分析70-72
• 4.4 本章小结72-73
• 结论与展望73-75
• 参考文献75-81
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目及研究成果81-83
• 致谢83

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本文编号：703725