磷-硼协效阻燃的云南松燃烧性能和热解动力学

为探讨磷-硼协效阻燃体系对云南松燃烧性能和热解动力学的影响,利用极限氧指数(LOI)测定仪、木垛法、锥形量热仪和热重(TG)分析等手段,开展有关磷酸二氢铵和硼砂协效阻燃的云南松的燃烧性能和热解特性的试验研究,并运用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa模型分析其热解动力学。结果表明:磷酸二氢铵和硼砂复配使用对云南松有较好的协效阻燃作用;当磷酸二氢铵和硼砂质量比为4∶1时,所阻燃的云南松的热释放速率(HRR)和总释放热(THR)相比于纯云南松分别下降了62.8%和56.5%,LOI高达66.5%;磷酸二氢铵和硼砂协效体系通过提高云南松热解的表观活化能有效增强了云南松的高温稳定性、成炭能力和阻燃性能。     

三氧化钼与有机蒙脱土复配体系在膨胀阻燃环氧树脂中的应用

为了提高膨胀阻燃环氧体系的阻燃和抑烟效率,利用聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺为膨胀阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)和MoO3为复配协效剂制备了膨胀阻燃环氧树脂,通过极限氧指数(LOI)、UL94、锥形量热仪和烟密度试验研究了膨胀阻燃环氧树脂的阻燃和抑烟性能。结果表明,单独添加OMMT或MoO3均能有效提高膨胀阻燃环氧树脂的LOI并降低燃烧过程中的热释放和生烟量,将二者复配使用还表现出较好的协效作用。添加质量分数1.5%OMMT和1.5%MoO3时,膨胀阻燃氧树脂的LOI达到27.8%,UL94达到V-0级,总释放热(THR)和总产烟量(TSR)相比未添加协效剂的膨胀阻燃环氧树脂分别下降了49.5%和57.8%。热重分析表明,单独添加OMMT或MoO3均能有效提高膨胀阻燃EP的热稳定性和成炭率,二者复配使用则表现出更高的初始分解温度并形成更多的残炭量。扫描电镜和红外光谱分析发现,OMMT和MoO3复配使用能促进膨胀阻燃氧树脂在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能,达到协效阻燃和抑烟作用。     

棕垫材料的热解燃烧特性试验研究

利用热重分析仪研究了棕垫材料在火灾中的热解燃烧过程。结果表明,在升温速率为20℃/min时,空气气氛下燃烧过程表现为两步反应,在335℃和470℃出现失重峰,总失重率为95%,两阶段反应活化能分别为108.95 kJ/mol和261.15 kJ/mol;氮气气氛下热解表现为一步反应,在335℃出现失重峰,失重率为80%,反应活化能为103.24 kJ/mol。随升温速率增加,棕垫材料的起始分解温度、失重峰值温度及主阶段热解结束温度均向高温侧移动。燃烧过程中低温段活化能增大,高温段则降低;热解过程中活化能增大;反应级数不变。研究表明,棕垫材料与常见生物质可燃物具有类似的热解燃烧性能,其潜在火灾危险性值得人们关注。     

溴-锑-磷协效阻燃体系对聚丙烯土工格栅阻燃和生烟性能的影响

利用极限氧指数、垂直燃烧试验、酒精喷灯燃烧试验、锥形量热仪、热重分析和力学性能测试等手段研究了溴-锑-磷阻燃体系对聚丙烯(PP)土工格栅的力学性能、燃烧性能、生烟性能和热解特性的影响。结果表明,低添加量(质量分数≤5%)的溴-锑-磷阻燃体系对PP土工格栅的拉伸强度和断裂伸长率影响较小,但明显提高了材料的阻燃性能,其中质量分数5%的四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基醚)(八溴醚)-三氧化二锑阻燃PP的峰值热释放速率(HRR)和总释放热(THR)相比于纯PP分别下降了39.98%和26.03%。八溴醚-三氧化二锑阻燃体系与红磷复配时还表现出较好的协效作用,当溴-锑与磷的质量比为3∶2时,协效阻燃效果最优,仅添加5%的协效阻燃体系便可使PP的LOI和UL 94等级分别达到27.9%和V-0级,并通过酒精喷灯燃烧试验。与纯PP相比,溴-锑阻燃体系虽降低了PP的HRR和THR,但增大了燃烧过程中的生烟速率(SPR)和总产烟量(TSR),而红磷的加入能有效降低溴-锑阻燃PP的生烟量。热重分析表明,溴-锑-磷协效阻燃体系表现出较好的气相阻燃作用,能有效降低PP的热裂解速率,增强了PP的阻燃性能。     

镁铝双氢氧化物对无卤阻燃EVA的协效阻燃效果研究

利用共沉淀法合成了镁铝双氢氧化物（MgAl-LDH）,采用熔融共混的方法,制备了含Mgal—LDH片层的无卤阻燃EVA纳米复合材料,通过多种表征手段分析研究了MgAl-LDH对无卤阻燃EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）的协效阻燃效果。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）的结果表明LDH的片层能够促进阻燃剂在EVA基体中的分散;锥形量热仪（Conecalorimetry）燃烧测试表明协效阻燃EVA的热释放速率相对于纯阻燃EVA显著降低,其他主要燃烧参数也有同样的变化趋势,说明MgAl-LDH具有良好的协效阻燃作用。材料的燃烧残余物的形貌分析表明,LDH协效阻燃EVA在燃烧过程中能形成致密而连续的保护层,有效阻隔材料在燃烧过程中气体挥发物的扩散和与燃烧环境间能量的交换,提高燃烧残留量,降低材料的火灾危险性。     

金属氧化物对赤泥复配阻燃聚乙烯协效作用的研究

为了提高由拜耳法赤泥、红磷、硼酸锌、氢氧化铝组成的赤泥复配阻燃剂的阻燃效率,采用金属氧化物作为协效剂,研究了ZnO、Ni2O3、TiO2分别在赤泥复配阻燃聚乙烯中的协效作用.结果表明,ZnO的协效作用最好.在60%(质量分数)的赤泥复配阻燃剂中添加占阻燃剂2%(质量分数)的ZnO可使聚乙烯的氧指数由27.2%提高到28.9%,UL-94通过V-0级,峰值热释放速率及烟释放速率均下降了40%.ZnO能显著改善阻燃聚乙烯的热稳定性并增加残炭量,使残炭更加致密.     

硼酸锌对膨胀阻燃聚甲醛的协效阻燃研究

为进一步提高膨胀型阻燃剂(IFR)对聚甲醛(POM)的阻燃效果,首先将硼酸锌(ZB)与常用IFR(聚磷酸铵-三聚氰胺-季戊四醇)共混制得ZB-IFR复配膨胀阻燃体系的样品,采用熔融共混法制备ZB-IFR/POM复合阻燃材料;然后利用极限氧指数(LOI)测定仪、垂直燃烧(UL-94)测试法、热重分析(TGA)法、扫描电镜(SEM)、锥形量热仪(CONE)及热重-红外(TG-IR)仪等研究ZBIFR对POM的协效阻燃作用。结果表明:当ZB含量为1%时,所得1.0ZB-IFR/POM的LOI可达55%,UL-94等级为V-0级;其受热膨胀后所得残炭量高,炭层结构致密稳定,且在燃烧过程中的热释放速率(HRR)、质量损失及烟气释放量均最小,火灾性能指数(FPI)相对最高;除此,不含ZB的IFR/POM在受热分解过程中比1.0ZB-IFR/POM放出更多的CO2,说明ZB的加入能有效地抑制复合阻燃材料的充分燃烧,显示出良好的协效阻燃作用。     

MPP协同MF@ADP阻燃低密度聚乙烯性能研究*

为提高低密度聚乙烯（LDPE）阻燃性能和阻燃LDPE复合材料的力学性能与抑烟性能,采用原位聚合法制备三聚氰胺-甲醛（MF）树脂包覆二乙基次磷酸铝（ADP）的MF@ADP微胶囊,再引入三聚氰胺聚磷酸（MPP）与MF@ADP进行协效复配,熔融共混制备阻燃LDPE复合材料。通过氧指数、热重分析、力学测试和烟密度测试等研究复合材料的阻燃、力学和抑烟性能。研究结果表明:MF@ADP微胶囊能改善阻燃剂与复合材料之间的相容性,与MPP复配构成的磷-氮膨胀阻燃体系能有效提高LDPE的抑烟性能;当MF@ADP∶MPP的质量比为2∶1时,材料的LOI达到了30.6%,垂直燃烧测试达到UL-94 V0级,拉伸强度为11.8 MPa,且形成的P/N/O高聚物炭层稳定性更高,可减少LDPE燃烧释放的烟雾量。     

阻燃剂对软质聚氨酯泡沫热解特性的影响

本文选用两组不同的氮磷协效阻燃剂，配制成不同磷氮比例的10％阻燃溶液，用浸渍阻燃的方法制备出经不同种类和磷氮比例的阻燃剂阻燃的软质聚氨酯泡沫试样，通过对其热解特性进行实验研究，找出软质聚氯酯泡沫的较优阻燃剂种类及其最适磷氮比例。     

CSM/EVA复合材料的阻燃与伸缩性能研究

采用机械共混法制备了EVA/CSM复合材料.系统地研究了EVA与CSM的混合比率、CSM交联及不同阻燃体系对复合材料阻燃性质的影响.结果表明,掺杂阻燃剂之后,复合材料都具有很好的阻燃性能,其中使用Sb2O3/氯乙醇混合阻燃体系,阻燃效果最好,且复合材料交联后,阻燃性能会进一步增强.同时研究了各种因素,如交联、混合比率和处理温度对复合材料收缩率的影响.当CSM含量较高或拉伸温度处于室温,收缩率都较好;而交联前,加入阻燃剂会使复合材料收缩性能降低;反之,交联后使之增加.     

景区典型树种的热解特性及动力学研究

为了研究山林或景区中不同植物的热稳定性,选取了景区种植数量较多的6种典型树种:女贞、枇杷、竹子、松树、柏树和法桐的枝干和叶作为样品。借助同步热分析仪,在温升速率20℃/min的条件下,对未经干燥处理的样品进行热解特性及热解反应动力学研究。通过TG、DTG以及DSC曲线分析各样品的热解过程,并采用分阶段一级反应动力学模型Coats-Redfern法求得相应参数。研究结果表明:所取样品的热解过程都出现4个明显的热解阶段,即脱水阶段、综纤维素热解阶段、木质素热分解阶段、炭化阶段。根据6个树种的主要热解阶段和动力学分析,6种树种的热稳定性从低到高顺序依次为竹子、女贞、枇杷、法桐、柏树、松树。     

β环糊精改性聚氨酯基涂料的火安全性与热解动力学分析

为提高膨胀型防火涂料的阻燃性能,以聚氨酯树脂为基料,以聚磷酸铵、尿素为阻燃体系,通过加入不同掺量的钛酸酯偶联剂改性β-环糊精（β-CD）,提高阻燃效果。通过红外光谱仪（FT-IR）、锥形量热仪（CONE）、热重分析仪(TG)、差热扫描量热仪(DSC)等,研究改性β-CD的含量对膨胀型防火涂料的火安全性的影响,使用Coats-Redfern积分法计算涂料的热解动力学。研究结果表明:改性β-CD能有效地提高涂料的阻燃性能,当β-CD为1wt%时拥有最佳阻燃性能,1wt%改性β-CD能够提高涂层的蓄热能力,延缓APP的分解和抑制碳质材料的分解,进而提高涂料的阻燃性能。通过热解动力学拟合曲线得出,1wt%的样品能在253 ℃以后显著提高反应的活化能,提高涂层的阻燃性。     

含碳纳米管的有机-无机杂化膨胀阻燃剂的合成及其应用

通过在磷酸季戊四醇三聚氰胺盐(PPMS)合成过程中加入碳纳米管(CNT)合成一种新型的有机-无机杂化膨胀阻燃剂(PPMSCNT),并结合傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)对其结构和性能进行分析。将所合成的PPMS和PPMS-CNT分别加入环氧树脂中,利用FTIR、TG、锥形量热仪和烟密度试验对其阻燃和抑烟性能进行测试。结果表明,相同添加量下的PPMS-CNT在环氧树脂中阻燃和抑烟效果明显优于PPMS。添加质量分数15%PPMS-CNT时,阻燃环氧树脂的峰值热释放速率、总释放热、峰值生烟速率和总生烟量相比于纯EP分别下降了68.2%、28.8%、66.7%和42.8%。热重分析表明,PPMS-CNT相比于PPMS能更有效地增强环氧树脂的热稳定性和成炭性能,进而表现出较好的阻燃和抑烟效果。炭层分析表明,CNT的加入能促进PPMS在膨胀过程中形成更多的P—O—C交联结构,以有效增强炭层的致密性。研究表明,含碳纳米管的有机-无机杂化膨胀阻燃剂的加入能显著提高环氧树脂的阻燃和抑烟性能。     

Hazard evaluation for chlorination and amination reactions of fluorocytosine production process

Reaction thermal runaway is one of the most important reasons leading to chemical accidents. With the rapid development of the chemical industry in the world, especially the fine chemical industry, various safety accidents also occur frequently. Therefore, it is necessary to study the exothermic behavior of the reaction process. In this study, reaction calorimeter was used to study the exothermic phenomena during the chlorination reaction and amination reaction. Differential scanning calorimetry was performed on the reactants, and thermogravimetric experiments were performed on the products. In addition, adiabatic experiment was performed to study the thermal runaway behavior of amination products under adiabatic conditions. The results showed that the target reactions generated a large amount of heat in the initial stage. The maximum temperature of amination reaction is higher than the initial decomposition temperature of the amination product under adiabatic condition. The pyrolysis of amination product was divided into three stages. The product had a high apparent activation energy at the beginning of decomposition, and the apparent activation energy decreased as the decomposition progressed.     

Theoretical and experimental studies on the thermal decomposition of 1-butyl-3-methylimidazolium dibutyl phosphate

Ionic liquid, an organic molten salt, has efficient flame-retardant performance. Few researchers have attempted to study its flame-retardant mechanism. Moreover, thermal stability and pyrolysis products have a great impact on the flame retardancy. Therefore, this paper focused on the phosphate ionic liquid of 1-butyl-3-methylimidazolium dibutyl phosphate ([Bmim][DBP]) and analyzed its thermal decomposition products and characteristics. The major bond energies of [Bmim][DBP] were calculated using B3LYP/6–311++G(d,p)//M06–2X/6–311++G(d,p) level. The experimental results show that the pyrolysis products were as followed: alkane or alkene with a carbon chain length of 1–4; imidazole and its derivatives; esters. Furthermore, Gas chromatography-mass spectrometer and Fourier transform infrared spectrometer were utilized to measure the gaseous products and solid phase products of [Bmim][DBP], which were obtained during thermogravimetric analysis. The results of theoretical and experimental analysis were highly consistent. Finally, the possible flame-retardant mechanism of [Bmim][DBP] was proposed.     

压缩致密化阻燃木材的燃烧特性和成炭行为研究*

为增强木材的阻燃性能,采用压缩致密化工艺制备致密化阻燃木材,并对其燃烧特性与成炭行为进行研究。结果表明:压缩致密化工艺能促进木材在燃烧过程中形成更多的芳香结构以增强炭层的致密性和隔热性,进而有效阻隔热量和氧气进入木材内部,使致密化木材表现出良好的阻燃性和自熄性。压缩致密化木材的阻燃和隔热性能与去木质化程度密切相关,并随去木质化程度的增加呈先提高后下降的趋势。经过24 h去木质素处理后的致密化木材的极限氧指数增加到39.5%并达到UL94 V-0级,总释放热和2 400 s背面平衡温度相比于未去木质素的致密化木材分别下降了25.8%和21.4%,表现出最佳的阻燃和隔热性能。     

滑石粉对阻燃聚丙烯土工格栅性能的影响

将滑石粉加入聚丙烯阻燃格栅料中制成聚丙烯阻燃土工格栅材料,并探讨滑石粉对阻燃格栅的力学性能、熔融指数、燃烧性能、热稳定性和结晶性能的影响。结果表明:滑石粉的加入能提高阻燃格栅的熔融指数和结晶度,但对力学性能和阻燃性能有负面影响。与未添加滑石粉的阻燃格栅相比,添加5%wt的滑石粉后,阻燃格栅的断裂伸长率下降了9633%,峰值热释放速率和总释放热分别增加了4736%和2164%;当滑石粉添加量进一步增加到10%wt时,阻燃格栅的阻燃性能略有提高,但断裂伸长率却下降了975%。热重和差热分析表明,阻燃格栅阻燃性能的下降与热稳定性下降有关,而熔融指数提高则与α晶型熔点下降有关     

Study on the preparation of novel FR-245/MCM-41 suppressant and its inhibition mechanism on oil shale deflagration flame

Oil shale development is of great significance because oil and gas resources are scarce. Research on the prevention of oil shale dust explosion is particularly important for guaranteeing the safe development and utilization of oil shale resources. In this work, the flame morphology and velocity of oil shale dust with and without MCM-41 or FR-245 were compared. Furthermore, the novel green FR-245/MCM-41 inhibitor was prepared by jet mill method and used in oil shale dust explosion for the first time. The best ratio of FR-245/MCM-41 for flame inhibition was obtained, which was 9: 1. The pyrolysis oxidation behavior of oil shale before and after adding FR-245/MCM-41 was analyzed and compared by FWO and KAS methods, respectively. The results showed that the activation energy calculated by FWO and KAS methods greatly increased after adding FR-245/MCM-41, which increased by 95.36% and 115.15% than that before adding inhibitor, respectively. Significantly, the activation energy is particularly high for two methods when α between 0.2 and 0.6, due to that MCM-41 and FR-245 coexisted to limit the oxidation of oil shale. For α between 0.7 and 0.9, the activation energy is still high because of the existence of MCM-41. Combining the oil dust flame propagation behavior with the characterization results before and after explosion, the physical-chemical synergy mechanism of oil dust flame propagation inhibition was revealed.     

膨胀聚苯乙烯热分解动力学分析和寿命预测

针对既有聚苯乙烯泡沫类外墙外保温系统的防火问题,在空气和氮气气氛下对非阻燃和阻燃型膨胀聚苯乙烯泡沫进行了热重分析。样品由10℃/min、20℃/min、40℃/min和50℃/min四个升温速率从室温加热至800℃。热分解动力学参数由Flynn-Wall-Ozawa(FWO)等转化率方法和多参数非线性回归方法(multivariate non-linear re-gression method)计算,结果表明六溴环十二烷(HBCD)阻燃剂可一定程度上提高EPS的热稳定性。EPS在空气和氮气气氛下热解可认为是单步反应。非阻燃聚苯乙烯泡沫在空气和氮气气氛下的热解过程可由自催化n阶反应机理描述。阻燃EPS在空气气氛下的热解机理为自催化n阶反应,在氮气气氛下则为n阶反应机理。基于动力学参数和反应机理,对聚苯乙烯泡沫在不同温度下的寿命进行了预测。