牡蛎壳粉基阻燃体系的构建及其阻燃TPU的研究

发布时间：2020-08-19 17:37

【摘要】：随着海洋养殖的不断发展,产生越来越多的固体废弃物,牡蛎壳作为固体废弃物的一种,带来了许多生态安全问题。现阶段牡蛎壳的资源化应用作为一种新的研究方向引起了广泛的关注。本文基于牡蛎壳的安全处置并资源化利用,分别构建了牡蛎壳粉(OSP)/聚磷酸铵(APP)、牡蛎壳粉(OSP)/磷酸化壳聚糖(Chitosan-P)协同阻燃TPU体系和三聚氰胺磷酸盐(MP)、次磷酸铝(AHP)改性OSP阻燃TPU体系,并研究了TPU复合材料的阻燃性能,探讨了TPU复合材料的火灾危险性。具体研究内容如下:⑴研究了OSP对TPU的火灾危险性的影响。研究结果表明,OSP能够降低TPU复合材料的热危害特性,OSP-4(10.0 wt%OSP)的热释放速率峰值(pHRR)和总热释放(THR)比纯TPU降低了70%和37.5%。OSP还能够有效降低TPU复合材料的烟气危害特性,OSP-4的pSPR为0.030m~2/s比纯TPU降低约69.8%。因此,OSP能够降低TPU复合材料的材料的火灾危险性。⑵构建OSP/APP阻燃TPU体系,研究了TPU复合材料的燃烧性能。研究结果显示OSP/APP协同体系有助于降低TPU复合材料的热和烟气危害特性,锥形量热仪(CCT)结果显示样品OSP2/APP8(2.0wt%OSP和8.0wt%APP)的pHRR值比APP10值降低了57%,烟密度测试(SDT)结果显示OSP2/APP8的光通量(LF)为29.2%,比APP10的LF值升高6.7%,热重红外联用(TG-IR)结果进一步证实OSP2/APP8是通过放出比较多的惰性气体和减少气相中有机物释放来降低TPU的火灾危险性。⑶构建OSP/Chitosan-P阻燃TPU体系,研究了TPU复合材料的燃烧性能。研究结果显示OSP/Chitosan-P协同体系有助于降低TPU复合材料的热和烟气危害特性,CCT结果显示样品CN-P(2.0 wt%OSP和8.0wt%Chitosan-P)的THR值为62 MJ/m~2,比样品CN(10wt%Chitosan-P)70 MJ/m~2降低了11%,SDT测试结果显示CN-P的LF值为30%比CN的LF值19%升高了11%。OSP/Chitosan-P能够发挥协同阻燃作用有效降低TPU的火灾危险性。⑷利用原位沉淀法将三聚氰胺磷酸盐(MP)颗粒沉淀在OSP表面合成阻燃剂MP-OSP,研究了其阻燃TPU复合材料的燃烧性能。CCT结果显示MP-OSP可以有效降低TPU复合材料的热释放,样品MOS的pHRR值由纯TPU的1772.4kW/m~2下降到170.9 kW/m~2,TG-IR显示,在燃烧过程中MOS复合材料放出更多的CO_2,氨气和水蒸气和少量的有机物颗粒。⑸利用原位沉淀法将次磷酸铝(AHP)沉淀在OSP表面合成阻燃剂AHP-OSP,研究了其阻燃TPU复合材料的燃烧性能。CCT结果显示AS2(8wt%AHP和2wt%AHP-OSP)的热释放速率峰值(pHRR)比AHP(10wt%AHP)下降了23.4%。SDT结果显示AS2的LF值为17.3%比AHP上升3.8%,TG-IR结果显示,在燃烧初期AS2能够迅速分解放出惰性气体,在热分解过程中释放出较少的芳香化合物等有害气体。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS254.9;TB33

【参考文献】