聚合物基外保温材料热降解动力学研究

得式（ ５ ） 。
邱 ／ Ｒ 一Ａ， ｚ （ １ 一Ｏ ／ ｍ ａ ｘ ） 一 ｅ Ｅ ／ 一 ｘ （ ５ ）
典型聚合物基 建 筑 外保 温材 料 的热 降 解行 为 进行 研 究 ， 采用
ｋ ｉ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ 和Ｆ １ ｙ ｎ ｎ — ｗａ ｌ ｌ —Ｏ ｚ ａ ｗ ａ方 法 分 别 计 算 了 ３者 的热 降
（ ７ ）
当 口为 一 定 值 时 ， 利 用式 （ ７ ） ， 以ｌ ｇ ｔ ？ 对 １ ｏ ｏ ｏ ／ 丁作 图， 经过线性拟合 ， 通 过 斜 率 即可 求 出热 降解 活 化 能 Ｅ。 笔 者 分 别 利 用 Ｋｉ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ 方法和 Ｏ ｚ ａ ｗａ 方法 对 Ｅ Ｐ Ｓ 、 Ｘ Ｐ Ｓ和 Ｐ Ｉ Ｒ —Ｐ Ｕ 的热重分析数据进行了处理 ， 并计算 出 对 应 的热 降 解 活 化 能 。
…
关键词 ： 聚 合 物 ；保 温 材 料 ；热 重 分 析 ；热 降 解 动 力 学
中 图分 类 号 ： Ｘ９ １ ３ ． ４ 。 ＴＵ５ ４ １ ， Ｔ Ｋ１ ２ ｌ 文献标志码 ： Ａ
（ ６）
利用式 （ ６ ） ， 以ｌ ｎ （
） 对 １ ｏ ｏ ｏ ／
作图， 并 进 行
乏 毒 簿 防 瑾： 埝 壤 巍
聚 合 物 基 外 保 温 材 料 热 降解 动 力 学 研 究
韩伟 平 ， 王 俊胜 。 赵 婧 。王 国辉
（ 公安 部 天津 消防研 究所 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ １ ）
摘 要 ： 利用热重分析仪 对 Ｅ Ｐ Ｓ 、 ＸＰ Ｓ和 Ｐ Ｉ Ｒ— Ｐ Ｕ 等 ３种
文章编号 ： １ ０ ０ ９ —０ ０ ２ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ —０ ０ ０ １ 一Ｏ ４
线性拟合 ， 通过斜率 即可求 出热降解活化能 Ｅ 。
１ ． ３ Ｏｚ ａ ｗａ方 法
模 塑 聚 苯 乙烯 泡 沫 板 、 挤 塑 聚 苯 乙 烯 泡 沫 板 和 硬 质 聚氨酯泡沫 ３ 种聚合物基 保温材料具有质 轻 、 成本 低廉 、 耐候性好 、 保 温 性 能优 异 等 优 点 ， 广 泛 应 用 于 建 筑 外 墙 外 保温工程 。近年来 ， 由 聚 合 物 基 保 温 材 料 引 发 的 火 灾 频 发， 其 火 灾 危 险 性 已 引 起 了 人 们 的 高 度 关 注 。对 聚 合 物 基 保 温 材 料 的 热 降 解 行 为 的 研 究 是 研 究 其 火 灾 危 险 性 的 重 要 方 面 。笔 者 分 别 研 究 了 ３种 典 型 聚 合 物 基 建 筑 外 保 温 材 料 的热 降解 动 力 学 ， 并 比较 其 热 降 解 行 为 及 热 降 解 活化能 ， 从 热 降解 的 角 度 分 析 其 火 灾 危 险 性 。
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ２ ）
（ ３ ）
３ 结 果 与 讨 论
３ ． １ Ｅ Ｐ Ｓ、 ＸＰ Ｓ和 Ｐ Ｉ Ｒ～Ｐ Ｕ 的 热 降解 行 为
将 式（ ２ ） 、 式（ ３ ） 代入式（ １ ） ， 可得式（ ４ ） 。
解 活 化 能 。结 果表 明 ， Ｅ Ｐ Ｓ和 Ｘ Ｐ Ｓ均 需 要 在 较 高 温 度 下 发 生 热降解 ， 而Ｐ Ｉ Ｒ— Ｐ Ｕ 更 易发 生热 降解 ， 其 初 始 热 降 解 温 度 和 最
大 热 降解 温度 均 明 显 低 于 Ｅ Ｐ Ｓ和 Ｘ Ｐ Ｓ ； Ｅ Ｐ Ｓ和 Ｘ Ｐ Ｓ的 热 降 解 活化能基本相 同， 且 明显大于 Ｐ Ｉ Ｒ— Ｐ Ｕ 的热降解活化 能。
式中：
为最 大热 失重 速 率时 的温 度 ； ａ … 为 最 大 热 失
重速率时的失重率 ； Ｒ为普适气体常数 。
对式（ ５ ） 取对数可得式（ ６ ） 。
Ｆ
ｎ （ ｐ ／ Ｔ ￣ ａ ｘ ） 一｛ Ｉ ｎ （ Ａ Ｒ ／ Ｅ ） ＋Ｉ ｎ ［ （ １ －ａ ｍ ￣ ｘ ） 一 ］ ） 一
在 简单 热 重模 式 下 ， ｆ （ ／ ｏ ） 可 由式 （ ２ ） 表示， 而 Ｋ（ 丁 ）
通 常 由 Ａｒ ｒ ｈ ｅ ｎ ｉ ｕ ｓ 方程 表示为式（ ３ ） 。
ｆ （ ／ ｏ ） ＝（ １ ～ａ ）
Ｋ（ Ｔ）一 Ａ ｅ
。 Ｃ， 气体流速 ６ Ｏ ｍＬ ／ ｍｉ ｎ 。
聚 苯 乙烯 泡 沫 板 （ Ｅ Ｐ Ｓ ） ； 挤 塑 聚 苯 乙烯 板 （ Ｘ Ｐ Ｓ ） ； 聚
异 氰 酸 酯 一聚 氨 酯 泡 沫 板 （ Ｐ Ｉ Ｒ—ＰＵ） 。 ２ ． ２ 实 验 方 法
式中： 为 升 温 速 率 ； ａ为 聚合 物 热 降解 转 化 率 ， 定 义 为 热
２ 实 验
在 恒 速 升 温非 等 温 热 降 解 动 力 学 研 究 中 ， 聚 合 物 的
２ ． １ 实 验 原 料
热失 重速率 ｄ ａ ／ ｄ ｔ 是失重温度 和转化 率 的 函数 ， 表示为
式（ １ ） 。 ｄ ／ ｏ ／ ｄ ｔ ＝ｆ ｌ （ ｄ ａ ／ ｄ Ｔ） 一 Ｋ（ Ｔ） ｆ （ ／ ｏ ） （ １ ）
１ 热 降解 动 力 学 研 究 方 法 １ ． １ 基 本 原 理
Ｏ ｚ ａ ｗ ａ 方 法 同 样 不 需 要 了解 热 降 解 反 应 的 机 理 。对
式（ ３ ） 进行简化积分处理后可得式 （ ７ ） 。 ｌ ｇ ｆ （ ） 一ｌ ｇ （ ＡＥ／ Ｒ） 一ｌ ｇ ｐ ～２ ． ３ １ ５ —０ ． ４ ６ ５ ７ Ｅ／ ＲＴ
降解失重率 ； ｔ 为 时间 ； Ｔ为 温 度 。
利用 Ｎ Ｅ Ｔ Ｚ Ｓ Ｃ Ｈ Ｔ Ｇ ２ ０ ９ Ｆ １热 重 分 析 仪 ， 在 氮 气 气 氛下进行 Ｅ Ｐ Ｓ 、 Ｘ Ｐ Ｓ和 Ｐ Ｉ Ｒ— Ｐ Ｕ 的 热 降解 行 为 分 析 ， 分
别以 ５ 、 １ Ｏ、 ２ Ｏ 、 ４ Ｏ℃／ ｍｉ ｎ的 升 温 速 率 从 ４ Ｏ。 Ｃ升 至 ７ ０ ０