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阻燃理论

《阻燃理论》是2013年1月科学出版社出版的图书,作者是李建军、欧育湘。

阻燃理论基本信息

阻燃理论图书目录

前言

第1章高聚物的燃烧

1.1热分解

1.1.1概述

1.1.2热分解温度及热分解速率

1.1.3热分解模式

1.1.4热分解的复杂性

1.1.5热分解模型

1.1.6热分解产物

1.2点燃

1.2.1点燃条件

1.2.2引燃及自燃

1.2.3引燃性

1.2.4影响引燃性的因素

1.2.5引燃模型

1.3燃烧传播及燃烧发展

1.3.1概述

1.3.2燃烧传播方向

1.3.3燃烧传播的热量转换模型

1.3.4影响燃烧传播的因素

1.3.5材料的燃烧传播系数

1.3.6燃烧传播模型

1.4充分及稳定燃烧

1.4.1概述

1.4.2燃烧要点

1.4.3阴燃

1.4.4闪燃

1.4.5燃烧模型

1.5燃烧衰减

1.6燃烧时的生烟性

1.7燃烧时生成的有毒产物

1.8燃烧时生成的腐蚀性产物

1.9阻燃模式

参考文献

第2章卤系阻燃剂的阻燃机理

2.1单一卤系阻燃剂的阻燃机理

2.1.1气相阻燃机理

2.1.2气相阻燃机理的发展

2.1.3凝聚相阻燃机理

2.2卤/锑协效系统阻燃机理

2.2.1概述

2.2.2X/Sb协同系统气相阻燃的化学机理

2.2.3X/M协同系统的凝聚相阻燃机理

2.3卤/锑系统中适宜的Sb/X

2.3.1氧指数与Sb/X的关系

2.3.2引燃时间与Sb/X的关系

2.3.3释热速率与溴阻燃剂化学结构的关系

2.4卤系阻燃剂与纳米复合材料的协同

2.4.1与PP纳米复合材料的协同

2.4.2与ABS纳米复合材料的协同

2.4.3与PBT纳米复合材料的协同

2.4.4纳米复合材料与卤系阻燃剂复配的反应机理

参考文献

第3章有机磷系阻燃剂的阻燃机理

3.1凝聚相阻燃模式

3.1.1成炭作用模式

3.1.2涂层作用模式

3.1.3凝聚相抑制自由基作用模式

3.1.4基于填料表面效应的凝聚相作用模式

3.2气相阻燃模式

3.2.1化学作用模式

3.2.2物理作用模式

3.3影响磷阻燃剂效率的高聚物结构参数

3.4磷阻燃剂与其他阻燃剂的相互作用

3.4.1磷—氮协同

3.4.2磷—卤协同

3.4.3磷系阻燃系统与无机填料间的相互作用

3.4.4磷阻燃剂间的相互作用

3.5芳香族磷酸酯阻燃PC/ABS的机理

3.5.1PC的热分解机理

3.5.2阻燃PC/ABS的机理

参考文献

第4章膨胀型阻燃剂的阻燃机理

4.1IFR的组成

4.1.1IFR的三组分

4.1.2IFR三组分应满足的条件

4.1.3典型的IFR

4.1.4单体IFR

4.1.5IFR中三源的比例

4.1.6无机IFR

4.2IFR组分的热分解

4.2.1APP的热分解

4.2.2APP/PER的热分解

4.2.3季戊四醇二磷酸酯的热分解

4.2.4IFR多组分间及其与高聚物的反应

4.3IFR的膨胀成炭

4.3.1成炭过程及化学反应

4.3.2PEDP的成炭化学反应

4.3.3炭层组成及性能

4.3.4炭化时物料的动力学黏度

4.3—5IFR的HRR曲线及TGA曲线(成炭量)

4.3.6炭层结构

4.3.7炭层的阻燃作用

4.4IFR的协效剂

4.4.1概述

4.4.2分子筛

4.4.3纳米填料

4.5IFR的改进

4.5.1高聚物成炭剂

4.5.2纳米填料作为IFR组分

4.5.3IFR的微胶囊化

4.6膨胀阻燃机理的深化

参考文献

第5章其他阻燃剂的阻燃机理

5.1金属氢氧化物的阻燃机理

5.2填料的阻燃机理

5.3硼酸盐的阻燃机理

5.4红磷的阻燃机理

5.5聚硅氧烷的阻燃机理

5.5.1硅化合物阻燃PC的特点

5.5.2硅化合物阻燃PC的机理

5.6含硫化合物阻燃PC的机理

5.7氮化合物的阻燃机理

5.8无机阻燃剂的表面性质及表面状况对阻燃效率的影响

5.8.1表面性质

5.8.2表面状况对阻燃效率的影响

5.9添加剂在聚合物中的溶解性及迁移性

5.9.1溶解性

5.9.2扩散迁移

5.9.3添加剂的损失

参考文献

第6章聚合物/无机物纳米复合材料的阻燃机理

6.1导言

6.2聚合物/蒙脱土(层状硅酸盐)纳米复合材料的阻燃机理

6.2.1PMN的成炭性及炭层结构

6.2.2基于化学反应的成炭机理

6.2.3PMN中MMT的迁移富集机理

6.2.4MMT改性用季铵盐的影响

6.3PP/MMT纳米复合材料的成炭性

6.4PS/MMT纳米复合材料的成炭性

6.5PU/MT纳米复合材料的热稳定性及阻燃性

6.5.1热稳定性

6.5.2阻燃性

6.6聚合物/碳纳米管纳米复合材料

6.6.1碳纳米管及其特点

6.6.2聚合物/MWCNT纳米复合材料的热稳定性

6.6.3聚合物/MWCNT纳米复合材料的阻燃性

6.6.4聚合物/MWCNT纳米复合材料的成炭性及炭层结构

6.7聚合物/层状双羟基化合物纳米复合材料

6.7.1LDH的特征

6.7.2EP/LDH的热分解

6.7.3EP/LDH的阻燃性

参考文献

……

第7章抑烟机理

第8章研究阻燃机理的技术手段

附录 2100433B

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阻燃理论造价信息

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阻燃理论内容简介

阻燃理论是阻燃科学的重要组成部分,也是其核心和难点,近年来正快速发展和深化,但目前远未成熟。《阻燃理论》是作者结合多年的实践经验,根据十余年来作者发表的及国内外有代表性论著中的阻燃机理部分编著而成。全书共8章,第1章为高聚物燃烧的基本理论,第2~6章分别论述了卤系、磷系、膨胀系、其他系(主要是无机系)及高聚物纳米复合材料的阻燃机理,第7章为抑烟机理,第8章汇总了14种测定高聚物性能的技术手段,且与阻燃实例相结合。全书反映了近年国内外阻燃理论方面的进展及概貌。《阻燃理论》可供大专院校高聚物阻燃相关专业的师生及科研、生产单位的研发人员使用。

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阻燃理论常见问题

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阻燃理论文献

隧道沥青路面常用阻燃剂及阻燃机理论文 隧道沥青路面常用阻燃剂及阻燃机理论文

隧道沥青路面常用阻燃剂及阻燃机理论文

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隧道沥青路面常用阻燃剂及阻燃机理论文 【摘要】随着阻燃技术及市场发展趋于多样化、功能化,阻燃剂 的安全、环保问题越来越引起人们的关注。 对沥青用阻燃剂的使用也 会提出相应的要求,特别是用于公路隧道这种安全环保问题突出的地 方。 引言:随着我国公路网的不断完善,公路建设得到蓬勃的发展, 公路隧道的里程也不断增加。 由于沥青路面具有优良的路用性能且易 于养护,被广泛应用于道路建设中【 1】。隧道空间相对封闭,通风条 件相对很差,沥青是易燃材料, 如果隧道内发生交通事故引起沥青路 面着火, 燃烧产生的毒气、烟雾和热量将很难散失,导致人员逃生 困难,往往造成灾难性事故。因而,降低或避免隧道沥青路面火灾, 研究隧道沥青混凝土路面的阻燃技术非常重要【 2】。 1. 常用阻燃剂种类【 3】 1.1填料型阻燃剂 填料型阻燃剂多为粉末状无机化合物,常用的品种有氢氧化铝 (ATH),氢氧化镁( MH),陶土、

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阻燃板的分类 本文由德万家板材 http://www.deqimuye.com 整理发布,转载请注明来源,谢谢。 德万家板材 全国免费服务热线 400-8676-288 www.deqimuye.com www.deqimuye.net 阻燃胶合板以木材为主要原料生产的阻燃胶合板, 由于其结构的 合理性和生产过程中的精细加工, 可大体上克服木材的缺陷大大改善 和提高木材的物理力学性能, 同时难燃胶合板也克服了普通胶合板易 燃烧的缺点, 有效提高了胶合板阻燃性能, 阻燃胶合板生产是充分合 理地利用木材、改善木材性能的一个重要方法。 阻燃、难燃产品有变形小、幅面大、表面贴木皮效果好、不易 翘曲、横纹抗拉强度大等特点, 广泛应用于有严格防火及阻燃要求的 各类公共场所装修、高档家庭装修、 高档家具、高速动车组车箱、体 育场馆等。 阻燃板的四个分类 阻燃板的分类一类阻燃板为耐气候、 耐沸水难燃胶合板

阻燃整理阻燃剂

选用阻燃剂时,除了必须考虑阻燃效果和耐久程度外,还必须注意对织物的强度、手感、外观、织物染料色泽及色牢度有无不良的影响;对人体皮肤有无剌激,阻燃剂在织物受热燃烧时有无毒气产生,与其他整理剂的共容性等。

无机阻燃剂

(1)将硼砂与硼酸按照7:3比例混合溶解于水,织物浸渍干燥后,增重6%~10%就可获得阻燃效果。磷酸氢二铵、硼砂、硼酸按照5:3:7比例混合应用有同样的效果。

织物在这两类阻燃剂溶液中浸渍烘干后,在织物受热燃烧时,会熔融形成薄膜包覆在纤维表面,将纤维与火源、空气隔离,阻止燃烧进行,达到阻燃目的。铵盐受强热分解出难燃的氨气,起冲淡织物受热分解出的可燃气作用。但此类阻燃剂不耐水洗,不宜用于露天应用的织物,如帐篷及必须经常洗涤的织物。

(2)锑钛络合物:将氯化钛与氧化锑的混合液浸轧织物,烘至半干,用氨气处理后可与纤维素反应,生成纤维素锑钛络合物,同时水解生成的氢氧化钛与氢氧化锑沉积在纤维上。纤维受强热燃烧时,有脱水作用,降低了纤维热分解时产生的可燃性气体及焦油物质,因而具有优良及较耐久的阻燃效果,同时还有防霉功能,但整理后织物的手感较差,强力下降较多。

有机阻燃剂

(1)普鲁本阻燃剂:是一种稳定的四羟甲基氯化膦-尿素化合物,即THPC-尿素初缩体。阻燃性能良好,耐洗性好,并能较好地保持织物原有特性,强力降低少。在国外应用广泛,我国于80年代引进了这种阻燃剂及整理技术。其主要工艺流程如下:

织物浸轧工作液→烘干→氨熏→氧化→碱洗→皂洗→水洗→烘干。

(2) 派罗伐特克斯CP(Pyrovatex CP):是一种含有机磷与氮化合物的阻燃剂,我国也生产类似产品。此法工艺较简单,可用通常的轧→烘→焙法,在一般设备上即可生产。产品耐洗,手感好,阻燃性能也好,但织物强力降低较多。

(3) 十溴联苯醚和三氧化二锑协合阻燃剂:主要用于涤纶或涤棉混纺织物,藉粘合剂将其固着在织物上,这种阻燃剂无毒无污染,阻燃效果好,也较耐洗。涤棉混纺织物由于棉纤维的支架作用,协合阻燃剂用量必须在30%以上时才有阻燃效果。

国内外阻燃品种较多,大都是卤素、磷、氮的化合物。阻燃剂所起作用因品种不同而异,或起隔离织物与空气接触,如硼砂、硼酸混合物;或阻燃剂本身受热分解放出难燃或不燃气体冲淡可燃气;或改变纤维热分解物的成分;或生成高熔点灰烬,起到阻燃烧蔓延的作用。

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阻燃性阻燃技术

阻燃性前言

美国“非织造工业”副主编Ellen Wuagneux对阻燃技术作了简要分析。他认为,阻燃材料营销业正走热,但全球原料供应商并不同步;美国州级和联邦级新的法规以及现代化技术的兴起,都空前地对这一行业提出了新的要求和挑战。

阻燃性概说

根据市场内情分析,北美、中美和欧洲阻燃(FR)技术发展势头特好。美国南卡罗莱纳州Spartanburg的Apexical有限公司(原Apex化学生产公司)技术市场经理John Phifer说,这种形势预示市场将继续发展,并需要创新;特别是对能通过加利福尼亚州/消费产品安全委员会(CPSC)床上用品标准和非卤素阻燃处理方面的技术更感兴趣。

美国加利福尼亚州是这方面活动的热门地域,其它各州常是马首是瞻。据北卡罗莱纳州Charlotte的Basofil纤维公司的CEO,Bob Mckinnon称,加利福尼亚州是这方面当仁不让的先行者。2005年完成和通过了一些法令和规范,如联邦标准16 CFR 1633部分等;正期望有更多的阻燃方面的行动。到2006年末,绝大多数主要床上用品生产商希望生产和销售这类产品。

通过CPSC以及加利福尼亚州的努力,将率先公布一些阻燃标准,这些标准不仅是有关床上用品,还涉及居家装饰和被褥用织物。北美自由贸易协定(NAFTA)主管Ciba塑料添加剂业务的市场经理Paul Shields预料,根据标准的内容,阻燃性或阻隔织物的使用将受人青睐,具有必要FR效能的节约型阻燃产品将是最经济高效的做法。

阻燃性费用

阻燃材料生产发展前景虽好,然成本费用仍是主要关注点,特别是当原料和能源价格仍是扶摇直上。Basofil纤维公司,其降低成本的主要策略之一是减少高性能纤维的含量、生产更多商品,几年来这使成本费用有很大的变化。

在家居装饰品生产领域,Basofil创新了一种满足专用阻燃目标的产品,HF100,价格比老产品便宜20%,几乎绝大多数专用于非织造产品。McKinnon宣扬,凭借其创新的混和配方,价格合理、安全科学、无毒性,不需化学剂喷洒、浸渍或其它处理;并且只要应用得当,产品性能一致,能满足各种测试要求,和其它某些化学处理溶液有所不同。

Apexical公司和用户紧密协作,根据其应用要求定制产品,取得经济高效成果,经济高效技术的重要性空前凸现,尤其在产业用纺织品领域。低浓度使用有利于降低总的价格。Ciba公司的Shields称,他们用于聚烯烃材料的阻燃剂,其添加浓度可比常规产品低得多,并可以在过程中融化(melt processable),在非织造生产中应用时,不必降低生产速度;而非熔喷性产品通常不能在这种较细纤维生产中应用。因此,能不需要二次处理时,就可以一次性完成阻燃性非织造织物的生产。

Ciba降低生产成本的另一种途径是避免二次加工,如背面涂层等,通常是因为缺乏有效的过程可融化阻燃剂,需要用如背涂等方法来获得所需的阻燃性能。一次性方法的产品,其它性能不会受到阻燃剂的影响,因此通途更广泛。

阻燃性创新

Apexicial公司是生产纺织品,包括非织造布用多种阻燃剂的企业,推出了一种非卤素、高含磷的熔融可溶性(melt soluble)阻燃剂,Apexicial Pyrapex,可用于聚酯和尼龙织物,由于其聚合物熔融可溶性,特别受到需要阻燃保护的双组分非织造生产的欢迎,作为添加剂。

Basofil纤维公司的一些新产品,包括床上用品和装饰面料用经济高效纱线。除了高蓬松性和针刺非织造产品外,还有价格合适可用作絮垫料的湿法成网织物、枕头和其它床上用品自熄灭性面料以及低中档絮垫料。此外,Basofil的产品还可以用作消防人员外套、工业工作服、过滤、军用品和汽车构件材料等。

Ciba的Flamesrab NOR 116是过程可熔融性非卤素阻燃剂,用于聚烯烃类纤维,包括非织造材料,显示出优异的阻燃效能,可大量用于多种汽车和建筑结构材料。该公司的阻燃产品由于改进了耐紫外线(UV)的稳定性,在产业用和室外织物应用方面也有发展。Shields指出,老产品Catch 22虽具有阻燃性,但耐UV稳定性不好,或耐UV稳定性好而不具有阻燃性;这种局面将不复存在,可以生产二全其美的产品了;并且正在开发中的卤素或非卤素新产品能提供更好的阻燃性能,也生产有过程可熔融性产品。

美国南卡罗莱纳州Sumter的Ems-Griltech公司生产有Griltex品牌阻燃性共聚物热熔性粘结剂,为颗粒状或粉末材料。这类粘结剂可应用于织造布或非织造织物作防火材料。正在家居或办公室家具和装饰材料中使用,如地毯和窗帘等以及各种防护服;也可制成配料母液供应。

迄今,常常只着眼于分析复合材料中的单个组合成分的燃烧性,而没有考虑整体复合材料的燃烧性;有对整体复合材料甚至扩大到一间房屋的可燃烧性进行测试,譬如整节火车车厢。甚至有些特定法规,要求对热熔粘结剂采用阻燃剂,主要如建筑结构、交通工具、电子产品和家具装饰材料等。Ems-Griltech阻燃热熔添加剂显示出在这方面有改进。

阻燃性发展前景

供应商强调,质量和安全性是第一位,要重于成本费用的考虑。更新、更安全、更科学性将占上风。McKinnon说,工业生产者要牢记消费者健康和安全是最为重要。

人们还期望不再使用卤素材料,部分原因是增塑剂、稳定剂和卤素阻燃剂等聚合物添加剂面临的社会压力日甚。在此以前,卤素阻燃剂是热塑性聚合物通用的防燃烧剂,常和三氧化二锑材料结合使用。Ems-Griltech的Hesselbart认为,含卤素的产品 燃烧时,会产生高浓度毒性和腐蚀性气体,并使最终成品回收利用复杂化;她最终称,Ems-Griltech的阻燃共聚酯材料可以改进防火性能,不再需要使用含卤素和含重金属的阻燃剂。

阻燃性产品举例

日本大阪Kaneka公司生产的Kanecaron品牌改性聚丙烯腈纤维,它含35-85%丙烯腈成分,具有防燃烧性能、柔性好、染色容易。这种纤维燃烧时,需要氧气,且空气中的含氧量必须大于纤维中的含量,换言之,没有火焰就不会燃烧。进而言之,和高燃烧性的天然纤维,如棉纤维结合在一起,燃烧时Kanecaron能保持耐火性能,抵御天然纤维的燃烧火焰,缓和燃烧速度,隔绝空气,停止燃烧。很多合成纤维加热会融化,成为液态,滴溅于人体皮肤造成严重灼伤。Kanecaron纤维即使燃烧,亦不会熔成液态,而仅是炭化,稍微收缩,因此消除受伤可能性。Kanecaron的不熔滴性及其自熄灭性(炭化而防止火焰扩大)最终对使用者形成保护的环境。这种纤维的限氧指数(LOI)为28-38,显著大于一般天然纤维和合成纤维,另外其阻燃性经洗涤不衰退,可与其它非阻燃性纤维按一定比率混纺织布增进安全性。

日本Toyobo公司纺织纤维部的Toyobo Heim阻燃聚酯纤维,有长丝和短纤二种品类,在生产纤维的过程中,用共聚方法加入阻燃材料。纤维本身带阻燃性,对比一般后处理加阻燃剂的纤维,其阻燃效果更稳定,具有长效性,可经受反复家庭水洗和/或干洗,具有优异的自熄灭性,遇火时也只会产生少量的低毒性气体和烟;纤维不易吸水,洗后干燥快,产品尺寸稳定性好,不易皱缩,无需熨烫,耐日晒和抗化学剂,防虫害霉变。

中国南通罗莱化纤有限公司的罗莱牌阻燃三维卷曲短纤维,在聚合过程中加入磷质防火化合物,该阻燃纤维产品耐洗可染,大量用作床上用品、服装和家具材料。

江苏江阴长隆化纤公司的Everblaze阻燃纤维,切断长度32-152毫米。该公司还生产双组分纤维、抗静电纤维、PTT纤维和岛-海型纤维。

后整理阻燃以新星阻燃公司为代表,填补了因阻燃纤维不足的市场,新乡市新星特种织物有限公司作为阻燃后整理的领军企业,开发了多种复合型阻燃面料,如:阻燃三防面料,阻燃防静电面料,CVC阻燃面料,阻燃弹力面料.

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阻燃整理阻燃方法

阻燃整理有三个途径:

(1)竭燃法:阻燃剂与纤维素fibre以离子键or共价键结合,使其在fibre中不溶解而获得耐久性阻燃效果。

(2)原液法:将阻燃剂直接加入到纺丝液中。

(3)共聚法:将阻燃剂加入到聚合物链段中,使织物具有耐洗、耐漂、耐汗渍等合格牢度,并不致被皮肤吸收。

印染厂主要采用第一种方法:

(一)、无机阻燃剂整理:

1.金属氧化物和卤化物:如钛、锑的氧化物、卤化物,一般制成悬浮液。

不耐久、手感粗,最好与其它阻燃剂一起使用,主要用于厚重织物如帐逢等。

2. 硼砂(Na2B4O710H2O)

一般与硼酸按1∶1或7∶3混合使用。价廉,不耐洗,用于室内不常洗织物。

3.磷酸盐

Zn3(PO4)2 、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等,单独or与其他阻燃剂混合使用,手感硬,最好与Ti(HSO4)4一起使用。

浸轧(10~32%尿素 5~16%(NH4)2HPO4)→烘干→焙烘→水洗→浸轧(25~50%Ti(HSO4)4)→碱洗→烘干(or再浸轧3%聚乙烯乳液)

(二)有机磷阻燃剂

1.THPC(四羟甲基氯化磷)

①系白色,可溶于水和低级醇的结晶化合物

②THPC的水溶液具有酸性:

③能与胺、酰胺、酚、醇等反应。

④与纤维可发生类似反应,据此推例,THPC在纤维分子间形成交联:

⑤整理工艺:THPC—酰胺(proban)

处方: THPC, NaOH(or2.5%Na2CO3) 尿素 TMM 柔软剂

16% 1% 9.7% 1% 0.1%

浸轧整理液→烘干 焙烘 水洗、烘干

⑥特点:阻燃性↑,但机械性能↓手感粗,有吸氯泛黄现象

2、PyrovatexCP

工作液组成:阻燃剂,缓冲剂,稳定剂,催化剂,柔软剂、固着剂等。

浸轧(CP)→浸轧(TMM)→烘(85℃)→焙烘(160℃)→碱洗、水洗

特点:阻燃性高,强力损失小。

上述阻燃整理剂一般对涤纶不起作用,故涤/棉混纺织物的阻燃整理必须按纤维特性分别选用适当的整理剂。

涤纶属热塑性fibre,260℃熔融,560℃燃烧,燃烧时or移开火源,涤纶熔融物滴落且收缩,火焰可自行熄灭。但在涤/棉混纺物中,棉fibre会形成支架作用,阻止熔体滴落,而使其继续燃烧,涤纶失去了自熄作用,且涤纶较高的燃烧热,会加速棉fibre的燃烧,致使燃烧现象更为复杂,比纯纺者更危险,目前还没有理想的阻燃剂。

涤/棉阻燃整理工艺:

涤组分用三(2,3一二溴丙基)膦酸酯(TDBPP),棉组分用THPC,两种整理剂可用同浴浸轧处理。

要求:两种整理剂有相容性,能在同一条件下固着。

工艺流程:

浸轧→烘干→热溶(180~200℃)→皂洗(70~80℃)→水洗→烘干

特点:耐久性↑,服用性能↓,有机膦对人体健康有一定危害。

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