硫氧镁水泥/聚苯乙烯复合材料燃烧性能研究

发布时间：2021-06-29 06:32

　　针对聚苯乙烯易燃、易产生有毒气体的问题,以硫氧镁水泥、聚苯乙烯颗粒制作硫氧镁水泥/聚苯乙烯复合材料,通过氧指数（LOI）测试试验、UL-94垂直燃烧试验、烟密度测试试验、热重分析（TGA）等试验方法,研究不同配比的轻烧氧化镁和七水硫酸镁对聚苯乙烯颗粒燃烧性能的影响。结果表明:保持硫酸镁含量不变,聚苯乙烯复合材料失重幅度随轻烧氢氧化镁含量增加而降低,失重速率随轻烧氢氧化镁增加而减小;最大质量损失率随轻烧氢氧化镁增加而降低,700℃时残炭率随轻烧氢氧化镁含量增加而增大,最大残炭率可达80.73%。硫氧镁水泥包覆的聚苯乙烯颗粒LOI最高可达37.2%,且轻烧氧化镁含量不变,LOI随硫酸镁含量增加而增大;硫酸镁含量不变,LOI随轻烧氧化镁含量增加而增大;硫氧镁水泥包覆聚苯乙烯颗粒的UL-94等级均能达到V-0级别,相比纯聚苯乙烯颗粒烟密度降低约30倍。硫氧镁水泥对聚苯乙烯的阻燃性能和抑烟效果有显著的提高作用。 

【文章来源】：中国安全科学学报. 2020,30(06)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

纯聚苯乙烯与复合材料垂直燃烧照片

纯聚苯乙烯遇火迅速受热分解直接燃烧，产生大量烟气，在大约65 s时烟密度达到最高值65%左右，随时间的推移烟气逐渐扩散稀释，导致烟密度缓慢下降[11]。不同配比硫氧镁水泥/聚苯乙烯颗粒复合材料烟密度变化如图2所示。受处理的聚苯乙烯烟密度曲线变化较平稳，烟密度指数小，其最大值比未改性之前最大可降低约30倍。随氧化镁与七水硫酸镁质量比增加，烟密度呈现逐渐下降趋势。前30 s内烟密度增长趋势最快达到旺盛期，说明材料在燃烧条件下受热分解。30 s之后待火势稳定，烟密度增长趋势减弱属于衰退期，材料基本稳定受热分解均匀产生烟气。对比图2中PS1—PS3和PS4—PS6这2组曲线，可以看出，PS4—PS6这组烟密度曲线的增长速率更加平稳且烟密度较小，说明保持硫酸镁含量不变，随着氧化镁含量增加，阻燃和抑烟效果更佳，但就硫氧镁水泥稳定性而言需要控制氧化镁和硫酸镁质量配比。对比PS1和PS4、PS2和PS5、PS3和PS6等3组曲线，表明硫氧镁水泥能对聚苯乙烯烟气产生起到显著的抑制效果。

图3为不同硫氧镁水泥/聚苯乙烯复合材料充分燃烧后的宏观光学照片，图4为硫氧镁水泥/聚苯乙烯复合材料充分燃烧后的微观表征。通过图3的宏观照片和图4微观表征可以看出，硫氧镁水泥/聚苯乙烯复合材料燃烧残余物呈现类似于蜂窝状结构，这种结构能有效提高炭层厚度且支撑起炭渣的膨胀结构，具有较好阻热隔热作用和类似膨胀阻燃层作用;这种结构还有一定力学性能，可保护高温燃烧下炭渣结构，避免或减少物理结构破坏;且这种结构有一定吸附能力，在燃烧过程中产生的烟气和固体小颗粒被这种结构吸附，从而降低了烟气和固体小颗粒的外部排放[12]。2.4 硫氧镁水泥对聚苯乙烯热失重影响

【参考文献】：
期刊论文
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[4]阻燃型氢氧化镁在聚苯乙烯中的应用[J]. 殷海青,李国珍,祁正兴.  应用化工. 2018(06)
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本文编号：3255935