王春锋:聚碳硅烷/氢氧化镁/聚乙烯的燃烧行为及其炭层结构演变与阻燃机理论文

王春锋:聚碳硅烷/氢氧化镁/聚乙烯的燃烧行为及其炭层结构演变与阻燃机理论文

本文主要研究内容

作者王春锋(2019)在《聚碳硅烷/氢氧化镁/聚乙烯的燃烧行为及其炭层结构演变与阻燃机理》一文中研究指出:高效、安全、环境友好的阻燃剂和阻燃材料研究一直是阻燃领域关注的共性科学问题。作为重要的无卤无毒阻燃剂之一,氢氧化镁(MH)由于其结构及阻燃机理特点,导致其阻燃效率低,添加量大导致阻燃材料力学等诸多性能的恶化,MH的高效阻燃技术仍是有待解决的科学技术问题。本论文基于凝聚相阻燃机理,设计并构建可陶瓷化MH阻燃剂及其阻燃材料,研究陶瓷化MH的陶瓷化行为及其对复合材料阻燃性能、燃烧行为、热降解行为的影响,通过对凝聚相炭层的组成及结构的研究,揭示陶瓷化阻燃的阻燃机理。采用聚碳硅烷(PCS)作为陶瓷化助剂,构建PCS改性MH高效无卤无毒无机阻燃体系,形成自撑性隔热炭层,大幅度降低阻燃剂的用量。通过扫描电子显微技术(SEM)、热重-红外连用技术(TG-FTIR)、热裂解气相色谱-质谱技术(GC-MS)、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射技术(XRD)、X射线光电子能谱技术(XPS)等多种手段的分析和检测,研究并揭示可陶瓷化MH高效阻燃剂及其阻燃材料的热降解过程与炭层演变过程,阐明阻燃机理,满足电线电缆领域对无卤无毒高效阻燃新材料的需求,为研究高效无机阻燃剂提供理论参考。采用表面改性技术制备PCS改性的MH(PCS/MH),PCS分子与MH之间以分子间作用力—氢键结合,为MH的陶瓷化提供可能。PCS/MH复合阻燃剂在升温过程中可在MH表面形成硅酸镁,从而实现Si-O-Mg化学键将PCS陶瓷化中间产物和MH分解产物氧化镁颗粒粘结在一起,使聚合物复合材料在燃烧过程中可形成陶瓷化炭层。通过阻燃性能和燃烧行为的研究表明,MH与PCS之间表现出显著的协效阻燃作用,PCS能够显著提高复合材料的氧指数(OI),特别是在MH低添加量下OI能够达到35%(26 wt.%MH,4 wt.%PCS),超过相同添加量的溴系阻燃体系和传统膨胀阻燃体系;在PCS/MH用量比为1/9,阻燃剂用量为50 wt.%时,使热释放速率峰值降低36%,总热释放量降低11%,材料的火灾安全性能得到提高。建立陶瓷化炭层的结构和热稳定性、阻燃性能和燃烧行为的关系。通过热分解行为研究表明,PCS提高MH的热分解稳定性,减小MH分解温度与PE热降解温度之间的差距,使MH的热分解与PE的热降解更加匹配,更有利于MH/PE复合材料热稳定性的提高。通过燃烧行为研究表明,PCS/MH能够起到延迟燃烧的作用,并随着阻燃剂用量的增加在短时间内形成有效的阻隔层,有效地抑制燃烧。揭示陶瓷化炭层对阻燃性能的影响机制。PCS/MH/PE复合材料在气相中并不发挥阻燃作用,且在凝聚相中没有催化成炭作用,其阻燃机制的关键在于PCS的陶瓷化作用改善凝聚相残炭的结构:PCS发生表面迁移从而在炭层表面形成一层致密、连续的陶瓷化阻隔层,起到隔质作用;在体相则形成膨胀的、多孔结构的残炭,起到隔热作用,从而提高氧化镁颗粒形成炭层的隔质隔热作用;此外,PCS自身及其与MH之间的陶瓷化反应提高残炭的强度,能够维持多孔炭结构。

Abstract

gao xiao 、an quan 、huan jing you hao de zu ran ji he zu ran cai liao yan jiu yi zhi shi zu ran ling yu guan zhu de gong xing ke xue wen ti 。zuo wei chong yao de mo lu mo du zu ran ji zhi yi ,qing yang hua mei (MH)you yu ji jie gou ji zu ran ji li te dian ,dao zhi ji zu ran xiao lv di ,tian jia liang da dao zhi zu ran cai liao li xue deng zhu duo xing neng de e hua ,MHde gao xiao zu ran ji shu reng shi you dai jie jue de ke xue ji shu wen ti 。ben lun wen ji yu ning ju xiang zu ran ji li ,she ji bing gou jian ke tao ci hua MHzu ran ji ji ji zu ran cai liao ,yan jiu tao ci hua MHde tao ci hua hang wei ji ji dui fu ge cai liao zu ran xing neng 、ran shao hang wei 、re jiang jie hang wei de ying xiang ,tong guo dui ning ju xiang tan ceng de zu cheng ji jie gou de yan jiu ,jie shi tao ci hua zu ran de zu ran ji li 。cai yong ju tan gui wan (PCS)zuo wei tao ci hua zhu ji ,gou jian PCSgai xing MHgao xiao mo lu mo du mo ji zu ran ti ji ,xing cheng zi cheng xing ge re tan ceng ,da fu du jiang di zu ran ji de yong liang 。tong guo sao miao dian zi xian wei ji shu (SEM)、re chong -gong wai lian yong ji shu (TG-FTIR)、re lie jie qi xiang se pu -zhi pu ji shu (GC-MS)、cha shi sao miao liang re (DSC)、Xshe xian yan she ji shu (XRD)、Xshe xian guang dian zi neng pu ji shu (XPS)deng duo chong shou duan de fen xi he jian ce ,yan jiu bing jie shi ke tao ci hua MHgao xiao zu ran ji ji ji zu ran cai liao de re jiang jie guo cheng yu tan ceng yan bian guo cheng ,chan ming zu ran ji li ,man zu dian xian dian lan ling yu dui mo lu mo du gao xiao zu ran xin cai liao de xu qiu ,wei yan jiu gao xiao mo ji zu ran ji di gong li lun can kao 。cai yong biao mian gai xing ji shu zhi bei PCSgai xing de MH(PCS/MH),PCSfen zi yu MHzhi jian yi fen zi jian zuo yong li —qing jian jie ge ,wei MHde tao ci hua di gong ke neng 。PCS/MHfu ge zu ran ji zai sheng wen guo cheng zhong ke zai MHbiao mian xing cheng gui suan mei ,cong er shi xian Si-O-Mghua xue jian jiang PCStao ci hua zhong jian chan wu he MHfen jie chan wu yang hua mei ke li nian jie zai yi qi ,shi ju ge wu fu ge cai liao zai ran shao guo cheng zhong ke xing cheng tao ci hua tan ceng 。tong guo zu ran xing neng he ran shao hang wei de yan jiu biao ming ,MHyu PCSzhi jian biao xian chu xian zhe de xie xiao zu ran zuo yong ,PCSneng gou xian zhe di gao fu ge cai liao de yang zhi shu (OI),te bie shi zai MHdi tian jia liang xia OIneng gou da dao 35%(26 wt.%MH,4 wt.%PCS),chao guo xiang tong tian jia liang de xiu ji zu ran ti ji he chuan tong peng zhang zu ran ti ji ;zai PCS/MHyong liang bi wei 1/9,zu ran ji yong liang wei 50 wt.%shi ,shi re shi fang su lv feng zhi jiang di 36%,zong re shi fang liang jiang di 11%,cai liao de huo zai an quan xing neng de dao di gao 。jian li tao ci hua tan ceng de jie gou he re wen ding xing 、zu ran xing neng he ran shao hang wei de guan ji 。tong guo re fen jie hang wei yan jiu biao ming ,PCSdi gao MHde re fen jie wen ding xing ,jian xiao MHfen jie wen du yu PEre jiang jie wen du zhi jian de cha ju ,shi MHde re fen jie yu PEde re jiang jie geng jia pi pei ,geng you li yu MH/PEfu ge cai liao re wen ding xing de di gao 。tong guo ran shao hang wei yan jiu biao ming ,PCS/MHneng gou qi dao yan chi ran shao de zuo yong ,bing sui zhao zu ran ji yong liang de zeng jia zai duan shi jian nei xing cheng you xiao de zu ge ceng ,you xiao de yi zhi ran shao 。jie shi tao ci hua tan ceng dui zu ran xing neng de ying xiang ji zhi 。PCS/MH/PEfu ge cai liao zai qi xiang zhong bing bu fa hui zu ran zuo yong ,ju zai ning ju xiang zhong mei you cui hua cheng tan zuo yong ,ji zu ran ji zhi de guan jian zai yu PCSde tao ci hua zuo yong gai shan ning ju xiang can tan de jie gou :PCSfa sheng biao mian qian yi cong er zai tan ceng biao mian xing cheng yi ceng zhi mi 、lian xu de tao ci hua zu ge ceng ,qi dao ge zhi zuo yong ;zai ti xiang ze xing cheng peng zhang de 、duo kong jie gou de can tan ,qi dao ge re zuo yong ,cong er di gao yang hua mei ke li xing cheng tan ceng de ge zhi ge re zuo yong ;ci wai ,PCSzi shen ji ji yu MHzhi jian de tao ci hua fan ying di gao can tan de jiang du ,neng gou wei chi duo kong tan jie gou 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自哈尔滨理工大学的王春锋,发表于刊物哈尔滨理工大学2019-07-29论文,是一篇关于聚碳硅烷论文,氢氧化镁论文,聚乙烯论文,陶瓷化论文,阻燃机理论文,哈尔滨理工大学2019-07-29论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自哈尔滨理工大学2019-07-29论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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