阻燃剂甲基膦酸二甲酯阻燃性能的热分析

 

利用热分析法评价阻燃剂的阻燃性能是近年来阻燃材料检测与评价方法中的一个新的研究领域,它的依据是高分子材料在受热时分子会产生物理和化学的变化,当材料达到某一个温度时,碳链因突发化学键的断裂而裂解,并伴随着能量的急剧变化。整个热行为的变化过程可以借助热分析仪器加以记录和分析。在高分子材料中添加阻燃剂后,如果有阻燃作用,将明显地改变其热行为。阻燃作用越大,热行为的变化幅度越大。这种变化可以与目前常用的阻燃材料检测与评价方法进行比较,从而寻找两种检测和评价方法间的联系。

前人利用热分析法研究阻燃剂的阻燃性取得一些可喜的信息。在研究聚合物热分解残余炭和聚合物氧指数间相互关系时,他发现残余炭量愈大,氧指数愈高,即可燃性愈大。研究了苯乙烯和乙烯苯甲氯共聚物的燃烧性和残余炭形成时发现,聚苯乙烯500℃完全降解而挥发,无残余炭留下,氧指数为19;而乙烯苯甲氯共聚物在500℃的残炭率为55%,氧指数为50。在研究乙烯2醋酸乙烯共聚物(EVA)无卤阻燃中,利用TG测定残炭量以筛选阻燃增效剂。

热重分析法(TGA)是在程序控制温度下,测量物质质量与温度关系的一种技术,通过热降解曲线对阻燃材料的降解轮廓的显示,获得材料燃烧体系热分解过程的信息。我们采用DuPontInstrument1090B热分析仪,控制条件分别是:气体流量50ml/min,载气为空气,升温速度10℃/min,最高温度510℃。

残炭量的多少与他们的氧指数18、1915、26、2615、2515的大小顺序是一致的,即残炭量越多氧指数越高,阻燃效果越好。实验表明了氧指数与热重曲线残炭量的一种正比例关系。不同含量DMMP在PU软泡阻燃体系中的差热曲线,曲线是一组放热反应峰。其中纯PU软泡体系的差热曲线放热速度和强度最大,并且在200℃～300℃处多了一个放热峰。随着DMMP量的增加,曲线的峰变低、变宽,200℃～300℃的放热峰逐渐消失,但随着DMMP量的继续增加,当DMMP的量增加到13%即阻燃体系OI达到最大时,曲线又变宽变高。这说明随着DMMP的加入,使材料的放热速度变慢,放热反应的最大强度降低,从而延缓了材料的燃烧,起到了阻燃作用,但继续增加阻燃剂,阻燃效果变差,说明阻燃剂的使用量有一个范围。我们还发现曲线的变化与阻燃体系OI有一定关系,即放热速度和强度与OI的大小基本一致。

 

 

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