聚氨酯软泡热解动力学与阴燃点燃特性研究
阻燃聚氨酯软质泡沫塑料研究
阻燃聚氨酯软质泡沫塑料研究摘要：阻燃聚氨酯软质泡沫塑料是一种具有良好绝缘性能和抗压能力的材料，广泛应用于建筑、汽车和航空等领域。
然而，由于其易燃性，安全性成为其应用的主要限制因素。
因此，本研究旨在通过添加阻燃剂提高聚氨酯软质泡沫塑料的阻燃性能。
实验结果表明，添加阻燃剂可以有效提高聚氨酯软质泡沫塑料的热稳定性，并显著减少其燃烧速率和烟雾产生。
此外，通过变化阻燃剂的种类和添加量，可以调节聚氨酯软质泡沫塑料的阻燃性能。
本研究的发现对于开发更安全、可持续的聚氨酯软质泡沫塑料具有重要意义。
关键词：阻燃剂，聚氨酯，软质泡沫塑料，热稳定性，燃烧引言：聚氨酯软质泡沫塑料作为一种重要的建筑和包装材料，具有轻质、隔热、隔音、抗压和吸震等优点，在现代社会得到广泛应用。
然而，由于其易燃性，聚氨酯软质泡沫塑料的应用受到了限制。
因此，提高聚氨酯软质泡沫塑料的阻燃性能成为了当前的研究热点。
阻燃剂是一种可以减少材料燃烧性能的添加剂。
通过添加适量的阻燃剂可以改善聚氨酯软质泡沫塑料的燃烧性能，减少其燃烧速率和烟雾产生。
目前，常用的阻燃剂包括卤素化合物、氮磷系化合物和无机化合物等。
然而，由于卤素化合物的环境和毒性问题，寻找更安全、可持续的阻燃剂成为了当前的研究方向。
方法：本研究采用溶胀法制备了阻燃聚氨酯软质泡沫塑料。
首先，将聚氨酯原料溶解在有机溶剂中，然后加入不同种类和添加量的阻燃剂，并进行搅拌。
最后，将混合溶液倒入模具中，进行凝固和固化，得到阻燃聚氨酯软质泡沫塑料。
结果与讨论：实验结果表明，添加阻燃剂可以显著提高聚氨酯软质泡沫塑料的热稳定性。
热重分析结果显示，添加阻燃剂后，聚氨酯软质泡沫塑料的失重温度明显增加，热分解速率显著降低。
这是因为阻燃剂可以吸收热量，形成惰性气体，从而减缓材料的热分解过程。
火焰测试结果显示，添加阻燃剂后，聚氨酯软质泡沫塑料的燃烧速率明显减小。
同时，添加阻燃剂可以减少燃烧时产生的烟雾和有害气体。
这是由于阻燃剂可以抑制燃烧反应，减少燃烧产物的生成。
聚氨酯火灾毒害风险分析与研究
聚氨酯火灾毒害风险分析与研究发布时间：2022-05-09T01:19:48.294Z 来源：《建筑实践》2022年第41卷第1月2期作者：王宝宁[导读] 聚氨酯，作为一种新型材料，凭借着其各种优越的性能，在工业、农业、交通运输、合成革、建筑装王宝宁广州市消防救援支队，广东广州，5102301引言聚氨酯，作为一种新型材料，凭借着其各种优越的性能，在工业、农业、交通运输、合成革、建筑装修等等社会生活的各个领域都得到了极为广泛的应用。
然而，由于聚氨酯泡沫材料极易燃烧，燃烧过程异常迅速、猛烈，而且燃烧过程中会释放出CO、HCN等对人体有毒害的气体，因此在聚氨酯材料广泛应用的同时也潜藏着巨大的火灾危险性。
有许多地方已经发生过聚氨酯材料的火灾事故，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
因此非常有必要对聚氨酯材料的火灾毒害风险进行分析，并有针对性地制定有效的应急消防防护措施。
2聚氨酯材料概述聚氨酯（polyurethane，简称PU）全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(NHCOO)的大分子化合物的统称。
它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成，其氨基甲酸酯基团(NHCOO)由异氰酸基和羟基反应而成，反应式：-N=C=O+HO-→-NH-COO-聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯等其他基团。
通过改变生产原料的组成和配比，可以得到不同形态、不同性能的聚氨酯产品，在汽车制造、建筑装修、石油化工等等社会生活的许多领域得到了非常广泛的应用。
1937年德国Otto Bayer教授首先制得了聚氨酯，之后英国、美国、日本等国先后从德国引入了聚氨酯生产工艺，并逐步运用到工业生产中。
20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始起步，进入21世纪以后开始有了较快的发展。
3聚氨酯火灾危险特性分析3.1聚氨酯材料火灾危险性聚氨酯材料极易燃烧且火势极易扩展蔓延。
当温度达到260℃以上时聚氨酯泡沫就开始分解，温度达到280℃以上时开始剧烈分解，温度达到330℃以上时可以引发自燃。
阻燃剂对软质聚氨酯泡沫塑料热解研究
阻燃剂对软质聚氨酯泡沫塑料热解研究摘要：本文选用了磷系、氯系、硼系、氮系、磷-氮系阻燃剂通过浸渍的方式对软质聚氨酯泡沫进行处理，并利用热分析方法，对其热分解进行测试，结果发现，添加阻燃剂以后，软质聚氨酯泡沫的失重过程变得较为复杂，热分解反应的表观活化能有较大的影响，并发现六偏磷酸钠对聚氨酯软泡有较好的阻燃效果。
关键词：阻燃剂聚氨酯泡沫动力学参数1、前言聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比面积大，未经阻燃处理的聚氨酯泡沫是可燃物，遇火燃烧并且分解，产生大量的有毒烟雾，给人员疏散和灭火带来很大的困难。
特别是聚氨酯软泡（FPUF）开孔率较高，可燃成分多，燃烧时由于较高的空气流通性而源源不断地供给氧气，易燃而不易自熄，极易造成群死群伤的重大火灾事故，例如2000年12月河南洛阳东都商厦特大火灾，由于员工进行违规电焊操作时电焊火花溅到库存海绵床垫、沙发等可燃物上，未能及时控制而蔓延到四楼娱乐城，造成309人中毒窒息死亡。
而目前随着经济的不断发展，聚氨酯泡沫的使用量大大增加，对聚氨酯软泡的阻燃要求也越来越迫切。
阻燃处理后聚氨酯泡沫塑料的分解行有何变化，分解机理有什么变化，目前未见系统的研究报道。
本文利用热分析技术，对多种阻燃剂对聚氨酯泡沫热分解的影响进行了研究。
2、实验部分 2.1 实验药品：聚磷酸铵，磷酸二氢钾，氯化铵，二氰二胺，磷酸二氢胺，三聚氰胺，硼砂，硼酸铵，六偏磷酸钠（均为化学纯）。
2.2 仪器：TGA/SDTA851e型热分析仪，瑞士梅特勒公司产。
2.3 实验方法：将聚氨酯软泡裁成长宽高均为50mm的形状，按40％的比例将阻燃剂分别溶解在蒸馏水中，将聚氨酯软泡放入上述溶液中，挤压浸泡约10min,挤掉多余的溶液，放入烘箱中在100℃的情况下进行烘干。
将聚氨酯软泡空白样品剪成碎末，用电子天平称取大约5mg放入标准坩埚中，调节热分析仪起始温度从50℃上升到700℃，升温速率为10℃/min，在氮气(30ml/min)气氛下进行实验分析。
水滑石改性聚氨酯泡沫阻燃特性实验研究进展
水滑石改性聚氨酯泡沫阻燃特性实验研究进展摘要：随着化工产业日新月异的发展，目前，聚氨酯泡沫被大量用于工业制造生产和人们日常生活，但是聚氨酯泡沫属于一种极易燃烧的材料，所以关于聚氨酯泡沫阻燃性能方面的研究引起了人们的广泛关注。
本项目旨在研究利用水滑石提升聚氨酯泡沫的阻燃性能，为聚氨酯泡沫的生产制造提供很好的参考价值，可大量避免由于聚氨酯泡沫燃烧而引发的火灾，从而使得聚氨酯泡沫被人们安全使用。
关键词：水滑石，聚氨酯泡沫，阻燃性能聚氨酯是一类以多异氰酸酯与聚酯或聚醚多元醇作为基本原料制备而成的有机高分子材料。
因其微观结构中存在多个氨基甲酸酯基团，故其又被称为聚氨基甲酸酯。
聚氨酯作为一种常见的高分子材料，由于其具有许多优良的性能，相关材料制品种类繁多，包括聚氨酯泡沫塑料、密封胶、粘合剂、涂料、纤维和橡胶等。
其中聚氨酯泡沫材料的生产占聚氨酯所有制品中很大一部分比例，聚氨酯材料以其性能方面的优势，已经逐渐成为最近几年发展速度最快的有机高分子材料之一。
聚氨酯泡沫具有优良的物理力学性能、声学性能、电学性能,尤其是硬质聚氨酯泡沫塑料的热导率特别低，是一种优质的绝热保温保冷材料。
聚氨酯泡沫塑料的密度大小及软硬程度均可以随着原料及配方的不同而发生改变，而且成型施工方便，因此应用范围十分广泛。
软质聚氨酯主要是具有热塑性的线性结构，它相比于其他发泡材料具有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，具有更小的压缩变型性，同时隔热、隔音、抗震、防毒性能良好。
因此用作包装、隔音、过滤材料。
硬质泡沫质量轻、隔音、绝热性能优越、耐化学药品，电性能好，易加工，吸水率较低。
它主要用于建筑、汽车、航空工业等保温隔热的结构材料。
但是近几十年来，聚氨酯材料的火灾事故频繁发生，材料的安全性问题变得越来越重要。
聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比表面积大，未经阻燃处理的聚氨酯是可燃物，遇火会燃烧并分解，产生大量和等有毒气体，造成严重的财产损失和人员伤亡。
聚氨酯软质泡沫塑料自燃预防及阻燃研究
然 而 ，当 原料 不 纯 、含 水 量 高 ，配 方 设 计不 合 理 ，投 料量不准 确 ，在配 料过程 中，多加 了水或 活性 催 化 剂 ，配 比失调 ，或者 搅 拌 不均 等 都会 导 致温 度 急剧升高 而发生 自燃 。其 次 ，软 质聚氨酯泡沫 塑料在 熟化 过程 中 ， 由于 尚未 完全 反应 的物 料仍 在 继 续放 热 ，倘若车 间 内没有一 定的排风装 置，通风不 良，会 使 泡沫塑料 聚热不散 ，产 生 自燃 。另外 ，成 型的软质 聚 氨酯泡沫 塑料摆放相互 紧贴 ，没 有距离 ，也会 散热 不 良，容 易造 成泡 沫 块 中心 焦化 ，甚 至酿 成 火 灾 。 由于 受上述某些 因素 的影 响，软质聚氨 酯泡沫 塑 料 的热 量逐 渐 积 蓄 ，泡 沫 中心温 度 逐 渐 上升 。经测 定 ，发泡后２ 小时可升至 ｌ０ ６ ～６ ４ ～１０℃，有 时甚 至更 高 ，约 １ ０ 。如 果温度 再继 续升 高 ，即会发 生 冒烟 ８℃ 等现象 ，这表 明此 时泡沫开始发 生较剧烈 的分解 ，若 不采取措 施则会 自燃 。通常认 为，泡沫 中心温 度不 宜 超 过 １ ０Ｃ，否则 ，泡沫 会变 黄 ，俗 称 “ ６￣ 黄心 ”，或 呈棕 色 ，即 “ 化 ”现 象 ，温度超 过 １ ５ 焦 ７ ℃时 ，应特 别加强警戒 。 总之 ，反应热 的积 蓄使高分 子材料分解 ，这是 引 起软质聚氨酯泡沫塑料 自燃 的根本原 因。
之一 。 一
同时加入其 它组分 ，包 括水 、一 氟三氯 甲烷 、泡沫稳 定 剂 、催化 剂 ，这些 物 料 在瞬 间 剧 烈高速 混 合 、反 应 ，同时形成泡 沫 ，这个过程 放 出大量 热量 。泡 沫塑 料 是一 种 多孔 性 材料 ， 比表面 积 很 大 ，泡沫 边 缘 部 分热量 尚可发散 出去 ，而 中心 部分 的热 量 ，由于泡沫 保温 效果较好 ，则较难移 出，在正常 反应 中，它 们放 出的热量 使泡沫 块中心升 到一定温度而 达到熟化 的 目
聚氨酯泡沫塑料的阻燃及热解性能
４ ０００
３ ０００
２ ０００
ｌ ０００
０
波数／ｃｍ－１
４ ０００
３ ０００
２ ０００
１ ０００
０
波数／ｃｍ＿１
ａ ＭＵＦ阻燃试样
ｂ ＡＩＦＲ阻燃试样
Ｆｉｇ．３
图３阻燃ＦＰＵＦ试样焙烧残炭的ＦＴＩＲ谱图 ＦＴＩＲ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕｅ ｃｈａｒ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ＦＰＵＦ ａｆｔｅｒ ｂｕｒｎｉｎｇ
处是Ｐ＿“伸缩振动引起的．１ 由图３ｂ看出，２５℃试样的谱线中，在９６４ ｃｍ。１ １９３ ｃ一处是仁习
伸缩振动引起的，在３００℃以上试样的谱线中， 这两处峰均消失了。与图２相同点是焙烧试样中
万方数据
合成树脂及塑料
２００９年第２６卷
有宽大的羟基峰，不同的是３００℃焙烧残炭谱 图中醚键（Ｃ～０一Ｃ）已消失了．取而代之的是 １ ０８９ ｃｍ一与】０４９ ＣＤ／Ｉ。１处较弱的峰．它们是Ｃ一０ 的伸缩振动峰。这说明ＡＩＦＲ使ＦＰＵＦ的热解行为 发生了变化，醚键首先断裂，生成了不饱和烯烃。 这是ＡＩＦＲ分解产生的磷酸、偏磷酸及聚磷酸等 物质催化热解的结果。 ２．４ ＳＥＭ分析
３３０ ３３１ ３５５
０．７６５ ０．７７３ ０．６２１
０．６ ２．０ １１．２
万方数据
第１期
高明等．聚氨酯泡沫塑料的阻燃及热解性能
３７
程，但最后阶段（６００～７００℃）又发生了很明显的热 失重，这是由于残炭的进一步氧化，最后剩炭率为
０．６％。 由图１和表２还看出，ＭＵＦ的加入对ＦＰＵＦ
热解影响较小，最后阶段（６００～７００℃）仍出现较明 显的热失重，但最终剩炭率有所提高（２．０％）。而加 入ＡＩＦＲ试样的热解过程则表现出了明显的不同： （１）主要热解阶段分成了２个阶段。出现了１个新 的缓慢热解阶Ｙ段（１７０—３２０ ｏＣ），最大热失重速率降 低０．１４４％／ｓ；（２）主要热解阶段失重降低；（３）热解 最终剩炭率提高１０．６％；（４）热失重速率峰值对应 温度升高。这说明ＡＩＦＲ的加入改变了ＦＰＵＦ的分 解方式，热解提前说明了ＡＩＦＲ对ＦＰＵＦ热解的催 化作用。其主要原因是由于含磷阻燃剂热解首先 发生脱磷酸、酸催化ＦＰＵＦ脱水和重排交联炭化 反应［１．目，对应出现的新的缓慢热解阶段．结果使 ＦＰＵＦ热解中间产物热稳定性增加。快速热解阶段 缩短，热失重速率也降低，说明了其较好的阻燃 性。从残余量上看，ＡＩＦＲ的加入使ＦＰＵＦ的剩炭 有较大的提高，说明ＡＩＦＲ在凝聚相成炭阻燃作 用较强，是以成炭作用模式起阻燃作用的。 ２．３残炭的ＦＴＩＲ分析
聚氨酯泡沫火灾危险性及防火对策
聚氨酯泡沫火灾危险性及防火对策一、火灾危险性“聚氨酯”全称为聚氨基甲酸酯，用这种材料做成的具有优越的绝缘、保温和隔音性能。
聚氨酯，俗名海绵(以下简称聚氨酯泡沫)，是生产、生活中广泛利用的畅销制品。
聚氨酯泡沫成品是多孔性的固体，导热性极差，容易造成热量积聚。
硬质的闪点为310℃，自燃温度为416℃，每燃烧1千摩尔泡沫可放出的热量。
未经阻燃处理的成品，氧指数为20左右;经阻燃处理的在23～27之间，个别也可达30左右。
在200℃时发生热降解，放出CO和醇类等低分子物。
对于软质聚氨酯泡沫，根据火险参数差热分析的测定结果，其初始分解温度为260℃以上，激烈分解温度为280℃，自燃温度在330℃以上，极易造成自燃和分解性燃烧。
燃烧后，会分解产生氰化氢、一氧化碳等剧毒性气体，使人吸入后几秒钟就中毒身亡，且燃烧产生大量烟气，降低空间能见度，使人失去逃生能力。
二、火灾特性聚氨酯泡沫火灾与其他可燃固体火灾相比，存在有不同的独特个性。
主要表现在：1、易产生阴燃实验证明，某些标准规格的聚氨酯泡沫，即使在单独存放的情况下，也可发生阴燃。
软质聚氨酯泡沫在静止空气中，产生阴燃的最高温度不超过400℃，而且阴燃的时间能持续数个小时。
硬质聚氨酯泡沫的阴燃只发生在表面上，阴燃的最高温度约500℃左右。
2、燃烧速度极快，火焰温度高在实验中采用150×50×15mm规格的聚氨酯泡沫试样测定，燃烧速度为～2.0mm/s;燃烧中辐射热极强，经测试火焰温度高达2000℃左右，热值为28～23MJ/kg，根据消防部队战斗经验表明，500公斤聚氨酯泡沫堆积引燃后，战斗还未展开、水枪还没出水就全部燃尽了，可见其燃烧的猛烈程度。
分析认为，聚氨酯泡沫燃烧速度快、温度高，主要是因为聚氨酯泡沫在温度作用下，具有急剧分解的特性。
分解出的多种小分子可燃气体，当其温度达到燃点，浓度达到燃烧极限时，就会发生爆燃性的全面猛烈燃烧，使燃烧进入“轰燃”状态。
聚氨酯泡沫材料动态热力学性能试验
4
Z-Table-驱动仪
图 3.11：DMA 动态力学分析仪或
3
该体系是类似体系组份但相对高密度样品。 System: Baytec TP.PU 0308 / Desmodur TP.PU 0309
Shear modulus G' (MPa) Mechanical loss factor tan
（2）通过 (TMA) 热力学分析仪 测量高分子材料玻璃化转变温度时的热扩展性
2
排气
炉冷却器
动力
进气
图 3.10：TMA 热力学分析仪
（3）通过 DMA 动态力学分析仪或 DTMA 动态热力学分析仪测量高分子材料玻璃化转 变温度时的模量和损耗因子 Tanδ。
动力传感器 位移传感器 夹具 加热炉 样品 Driving rod 振动器 频率发生仪 Z-table
Figure 2: Torsion pendelum test to DIN 53445-86
10000 Shear modulus G' Mech. loss factor tan
10
1000
1
100
0,1
10
0,01
1 -60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
聚氨酯泡沫动态热力学性能试验
高分子材料的结构形态变化主要用二个热力学转变温度来描述，结晶熔融温度 Tm 和玻璃化转变温度 Tg。 结晶熔融温度 Tm 是结晶高分子材料结晶微区熔融的温度，玻 璃化转变温度 Tg 是无定形高分子材料非结晶微区由无定形-高转变为玻璃态-脆性， 刚性及硬度升高时的温度。 完全非结晶高分子材料只呈现一个玻璃化转变温度，完全 结晶高分子材料只呈现一个结晶熔融温度。 半结晶高分子材料即呈现玻璃化转变温度 又呈现结晶熔融温度。 当高分子材料处于玻璃化转变区时，高分子材料可将机械能最 大限度地吸收并转变为热能， 因为此时高分子链段运动可同时包括 10-50 个碳原子相 邻分子的协同运动和分子键转动。伴随高分子材料这些分子级变化，高分子材料热容 量，体积杨氏模量和剪切模量将发生变化。 通常可采用以下常规方法测量高分子材料玻璃化转变温度 （1）通过 DTA 或 DSC 测量高分子材料玻璃化转变温度时的比热。DSC 测试方法主 要有两类： a．热流量测试仪
不同密度FPUF阴燃特性及热解动力学分析
电加 热 板 软 质 聚 氨 酯 泡 沫 阴 燃 发 生 器 图 １ 试 验 装 置 示 意 图
文章编号 ： １ ０ ０ ９ —０ ０ ２ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ —０ １ ４ ５ 一Ｏ ４
阴燃 是 一 种 发 生 在 固体 、 液 体 与 气 体 界 面 间 复 杂 的 没有 火焰 的 缓 慢 燃 烧 现 象 ， 会产生升温等现象 ， 在 一 定 条 件下 ， 阴燃 一 旦 转 变 成有 焰燃 烧 并诱 发 火 灾 ， 通 常会 造 成 不 可 预计 的 损 失 和 破 坏 。 Ｆ ＰＵＦ因 其 具 有 良好 的 保 温 、 隔 热 和 隔 音 等 功 能 性 及 低 密度 和 低 成本 等 应 用 性 而 广 泛 应用 于 家 居 和工 业 领
１ ． １ 实 验 装 置
自制 中尺 度 综 合 阴燃 实 验 平 台 ， 由进 气 管 、 阴燃 发 生
器、 热 电偶 组 、 数 据采 集处理 装置 构成 ， 如 图 １所 示 。 装 置 内腔 长 ６ ０ ０ ． ０ ｍｍ、 宽 ２ ５ ０ ． ０ ｍｍ、 高 ２ ５ ０ ． ０ ｍｍ。实 验
其 阴燃 特 性 、 微观形貌及 热解 和动 力学特 性进 行表征 ， 探讨密 度对 Ｆ Ｐ ＵＦ的 阴燃 、 传播速率 、 热 解过 程 和 动 力 学 参 数 的 影 响 。
ｍｍ， 位 于 中 心线 上 的热 电偶 依 次 标 记 为 Ｔ １ 、 Ｔ ２ 、 Ｔ ３ 、 Ｔ ４ 、
开敞条件下多孔可燃物阴燃实验研究
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
开 敞条件下 多孔可燃物 阴燃实验研 究
莫善 军 ，袁 灼新 ，梁 栋 ，郑方杰
（ 中山大学工学院∥广东省消防科学技 术重点实验 室， 广 东 广州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ）
摘 要 ：与有焰火火灾相比，阴燃及其引起的火灾在实验和理论方面的研究较少，尤其是开敞室内空间全尺寸
阴燃是 一种 发生 在 气相 和 固相界 面处 的化 学 反 应 ，而 没有 气相 火焰 的缓 慢燃 烧 现象 ，多发生 在 多 孔 积炭 型材 料 中 。随着城 市 的现代 化 ，大 量易燃 的
阴燃 以异 相 反应 为 主 ，其 燃 烧 过 程 具 有缓 慢 、
第５ ２卷
２ ０ １ ３年
第 ４期
７月
中山大学学报 （自然科学版 ）
Ａ Ｃ Ｔ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｔ Ｉ Ａ Ｒ Ｕ Ｍ Ｎ Ａ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｉ Ｕ Ｍ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ａ Ｔ Ｉ Ｓ Ｓ Ｕ Ｎ Ｙ Ａ Ｔ Ｓ Ｅ Ｎ Ｉ
Ｖｏｌ ＿ ５ ２ Ｎｏ ． ４
ＭＯ Ｓ ｈ ａ ｎ ｊ ｕ ｎ ， Ｙ Ｕ Ａ Ｎ Ｚ ｈ ｕ ｏ ｘ ｉ ｎ ， Ｌ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｄ ｏ ｎ ｇ， Ｚ Ｈ Ｅ Ｎ Ｆ ａ ｎ ｇ ｉ ｆ ｅ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｓ ｕ ｎ Ｙ ａ ｔ — ｓ ｅ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ０ ０ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
关键 词 ：阴燃；多孔可燃物 ； 开敞条件；引燃
中 图分类 号 ：Ｘ ４ ３
文 献标 志码 ：Ａ 文章 编号 ： ０ ５ ２ ９ — ６ ５ ７ ９（ ２ ０ １ ３ ）０ ４ — ０ ０ ８ ９— ０ ６
聚氨酯泡沫材料阴燃特性的实验研究
聚氨酯泡沫材料阴燃特性的实验研究
邵占杰;林其钊
【期刊名称】《消防科学与技术》
【年(卷),期】2003(022)005
【摘要】简要介绍了阴燃燃烧的定义、特点和研究意义,通过一系列实验,对自然对流条件下聚氨酯泡沫的向上正向阴燃及其传播过程进行了研究,并针对实验中出现的典型现象进行了细致分析,得出了相应的结论.
【总页数】3页(P363-365)
【作者】邵占杰;林其钊
【作者单位】中国科学技术大学,火灾科学国家重点实验室,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学,火灾科学国家重点实验室,安徽,合肥,230026
【正文语种】中文
【中图分类】TQ328;TK12
【相关文献】
1.不同阻燃剂的聚氨酯泡沫材料阴燃特性研究 [J], 郑艳敏;孙忠强;张金锋
2.聚氨酯泡沫材料阴燃发展过程的特性分析 [J], 林龙沅;周建军;路长;张林鹤
3.排烟条件对聚氨酯泡沫材料阴燃传播的影响 [J], 路长;李芳;谢艳鹏
4.聚氨酯泡沫材料密度对阴燃及向明火转化过程的影响 [J], 余明高;孟牒;路长;董艳军
5.聚氨酯泡沫材料阴燃向明火转化影响因素实验研究 [J], 路长;孟牒;余明高;董艳军
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软质聚氨酯泡沫阴燃前热解特性及动力学分析
软质聚氨酯泡沫阴燃前热解特性及动力学分析尤飞;胡世强;魏秋萍;王新【摘要】采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)同步热分析仪和中温差热分析仪(DTA)对软质聚氨酯泡沫(FPUF)在不同O2浓度下的热解特性、热解动力学及其对阴燃的影响进行研究.结果表明:聚氨酯泡沫热解主要分为2个阶段.第一阶段主要是FPUF分解产生异氰酸酯和多元醇,第二阶段主要为多元醇的分解.当O2体积分数从0增加到50％时,第一阶段热解起始温度和活化能变化很小,第二阶段最大质量分数损失速率对应温度从385℃降低到300℃,活化能从170 kJ/mol降低到80kJ/mol.聚氨酯热解过程中不同类型反应的活化能大小顺序为:多元醇热解活化能＞聚氨酯热解活化能＞多元醇氧化活化能.多元醇氧化反应产生的热量是聚氨酯泡沫阴燃时的主要热量来源.因此,O2浓度增加通过加快热解速率、降低反应所需温度和增加放热量来促进阴燃的建立和传播.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(036)005【总页数】6页(P112-117)【关键词】软质聚氨酯泡沫;阴燃;O2浓度;热解动力学;活化能【作者】尤飞;胡世强;魏秋萍;王新【作者单位】南京工业大学城市建设与安全工程学院江苏省城市与工业安全重点实验室,江苏南京210009;南京工业大学城市建设与安全工程学院江苏省城市与工业安全重点实验室,江苏南京210009;南京工业大学城市建设与安全工程学院江苏省城市与工业安全重点实验室,江苏南京210009;南京工业大学城市建设与安全工程学院江苏省城市与工业安全重点实验室,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TK6阴燃是一种没有火焰的缓慢燃烧现象,通常产生烟和温度上升等现象,具有反应相对缓慢、产生更多有毒气体、没有火焰、潜伏期长、不易觉察等特点。
阴燃一旦转捩成有焰燃烧诱发火灾,往往会带来更大的破坏和损失。
软质聚氨酯软泡(FPUF)是一种具有开孔结构的柔软性泡沫塑料,广泛应用于家居和工业领域。
硕士学位论文-聚氨酯泡沫塑料火灾危险性分析及其阻燃技术的研究.
聚氨酯泡沫塑料火灾危险性分析及其阻燃技术的研究The Analysis of Polyurethane Foams Fire Risk and Research of the Fire-Proof Technology学科专业: 化学工程研究生: 王晓杰指导教师: 阮湘泉教授企业导师：马中全 高工天津大学独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
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学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
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（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘 要聚氨酯泡沫塑料是一种高分子合成材料，其性能优异，应用范围十分广泛。
但聚氨酯泡沫塑料在生产、储存以及使用中易发火灾，火灾时能放出使人窒息死亡的毒气，特别是近年来已在一些场所造成重大的人员伤亡事故。
本文对聚氨酯泡沫塑料的燃烧过程和燃烧特点以及燃烧产物的毒性分析，并结合典型案例，着重分析了聚氨酯泡沫塑料的火灾危险性。
本文对聚氨酯泡沫塑料的阻燃技术进行了深入的研究，针对建筑用硬质泡沫塑料阻燃剂配方和筛选进行了实验研究，采用氧指数法和Cone Calorimeterc法对试样进行分析，最终获得了较佳的阻燃效果。
同时对制备聚氨酯泡沫塑料工艺过程中的火灾危险性进行分析，从而提出了在生产和使用聚氨酯泡沫塑料作为保温隔热材料时，应在技术上和管理上采取的消防安全管理对策，以达到预防和减少火灾发生目的。
聚氨酯弹性体的热分解动力学研究
添加剂的纯聚氨酯弹性体作热重分析， 用模型拟合法计算其动力学参数， 以期得到较准确的动力学数 据， 并比较二者的异同点。
!" 实验部分
! ; !" 样品制备 聚氨酯弹性体采用浇注法， 在常温下合成 （ 由合肥安科精细化工厂提供） ； 聚醚型聚氨酯的制备原 （ 数均分子量为 & $$$ ） ， 三羟甲基丙烷， 甲基丙二醇， @AB+-$ （ "， )+甲苯二异 料包括聚醚多元醇 ?0+&$$$ 氰酸酯占 -$C ） ， 二月桂酸二丁基锡； 聚酯型聚氨酯的制备原料包括聚酯多元醇 ?0+#,$$ （ 数均分子量 为# ,$$ ） ， 三羟甲基丙烷， 甲基丙二醇， @AB+-$ （"， )+甲苯二异氰酸酯占 -$C ） ， 二月桂酸二丁基锡。 ! ; # " 热重分析 热重分析 （ @D） 实验在日本岛津公司的 ?EF35+& 型热分析仪上进行， 对聚醚型聚氨酯样品， 升温速率 为 &$ G H 13>； 对聚酯型聚氨酯样品， 选用 ) 种升温速率， 分别为 , 、 &$ 、 &, 、 "$ G H 13>。 " 类聚氨酯的升温 气氛分别为 J" 气和空气， 流量为 #$ 1K H 13>。每次样品用量约为 &$ 1L。 范围均为 "$ I .$$ G ，
［ * $ "］ **LE K! GF B C9@， 在空气中分别为 *&"E "’ 和 *#&E L% GF B C9@。计算结果在文献报道 范围内， 但是每一
阶段的机理函数都不相同， 显示了聚氨酯不同温度范围下反应的微相过程， 而且结果有一定的规律性， 即聚醚型聚氨酯每一阶段的表观活化能都比聚酯型相应阶段的表观活化能要高， 说明聚醚型的平均反 应速率随温度的变化比聚酯型要快。此外， ) 种聚氨酯在 H) 气中的第 * 阶段热分解都是三维扩散过程， 在空气中第 * 阶段热分解都是一维扩散过程， 因此若能控制聚氨酯分解产物的扩散， 便能提高材料的阻
聚氨酯胶粘剂的热分解动力学研究
聚氨酯胶粘剂的热分解动力学李爱玲熊金平*左禹王成忠(北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)摘要：采用热分析技术考察了通用型聚氨酯胶粘剂在空气中的热解过程,并通过TG 方法和动力学方法研究了各步反应的活化能E 、指前因子A 等动力学参数.通过等失重转化率法校验了两种方法所获得的E 和A 值.结果表明,聚氨酯胶粘剂有三个主要降解阶段,第一降解阶段的活化能为144.31-148.35kJ ·mol -1,第二个降解阶段的活化能为196.96-204.26kJ ·mol -1,第三个降解阶段的活化能为202.97-205.27kJ ·mol -1;热降解过程为一级反应,随着失重百分率的增大,热分解反应活化能增大.此外,聚氨酯胶粘剂具有较高的热稳定性,预测其在35℃的空气中失重5%时的热老化寿命为10年.关键词:聚氨酯胶粘剂;热分解;寿命预测中图分类号：O648Thermal Decomposition Kinetics of Polyurethane AdhesiveLI Ai ⁃LingXIONG Jin ⁃Ping *ZUO YuWANG Cheng ⁃Zhong(School of Materials Science and Engineering,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,P.R.China )Abstract:The thermal behavior of polyurethane adhesive in air atmosphere was investigated by thermogravimetry(TG)and derivative thermogravimetry (DTG).The kinetic parameters were evaluated by TG method and dynamic method,and the isoconversional method was employed to verify the values.The results showed that there were three main decomposition stages in the DTG curves.The apparent activation energy values determined using the TG method were 144.31-148.35kJ ·mol -1for the first stage of decomposition,196.96-204.26kJ ·mol -1for the second stage,and 202.97-205.27kJ ·mol -1for the third stage.The non ⁃isothermal degradation was found to be first order reaction,and the activation energy increased with the increase in mass loss.The lifetime estimate indicated the maximum lifetime of polyurethane under 35℃in air to be 10years.The kinetic data suggested that polyurethane adhesive had excellent thermal stability.Key Words:Polyurethane adhesive;Thermal decomposition;Lifetime estimate聚氨酯胶粘剂是各行业中不可缺少的重要材料[1],由于高分子材料具有热氧老化[2-4]的特性,在长期使用过程中容易产生降解导致高分子胶粘剂粘接失效[5],这就要求其具有很好的热稳定性.因此,对聚氨酯胶粘剂热性能的研究是胶粘剂领域的一个重要研究方向.近几年来,许多研究者对聚氨酯泡沫塑料[6-8]和聚氨酯弹性体[9]及其它高分子材料[10-14]的热分解动力学进行了研究,主要采用不同的计算方法和模型拟合法计算了其动力学参数.Liu [11]和Hyoe [6]等采用Kissinger 、Friedman 、Ozawa 和Ozawa ⁃Wall ⁃Flnn 等方法计算了高分子材料在氮气和空气中的活化能,研究了其热分解动力学机制,并通过其动力学参数预测材料的耐久性.袁开军等[9]采用热分析技术考察Received:March 8,2007;Revised:June 12,2007;Published on Web:August 6,2007.*Corresponding author.Email:xiongjp@;Tel:+8610⁃64434908.国家自然科学基金“十五”重大项目(50499334)和国家科技基础条件平台建设项目(2005DKA10400)资助鬁Editorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica[Note]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2007,23(10)：1622-1626October1622No.10李爱玲等：聚氨酯胶粘剂的热分解动力学了聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯在有氧和无氧条件下的热解反应,使用模型拟合法计算了各步反应的活化能、指前因子等动力学参数,并提出各步反应的机理函数.目前关于聚氨酯胶粘剂的热降解动力学研究相对较少,本文以通用型聚氨酯胶粘剂为原料,采用TG 和DTG 方法研究了其在空气中的热稳定性.通过热分解反应动力学的研究得出了其反应级数,预测得到了其活化能及频率因子,由此可以定量地描述材料的热稳定性,并可以预测其寿命,这对于材料的研制开发,加工和应用等均具有重要的意义.1实验部分1.1实验原料双组分聚氨酯胶粘剂,上海新光化工厂出品;甲组分(主剂)为羟基组分,为端羟基的聚己二酸乙二醇酯和甲苯二异氰酸酯的预聚物;乙组分(固化剂)为含游离异氰酸酯基团的组分.上述原料均未纯化.1.2样品固化将双组分聚氨酯胶粘剂按甲组分:乙组分=2∶1的质量配比混合均匀,在电热鼓风烘箱中100℃下固化2h.1.3热重分析聚氨酯胶粘剂的热重分析(TG)在Pyris ⁃1型热分析仪(日本岛津公司)上进行,升温范围为30-700℃,升温速率分别为5、l0、20℃·min -1,气氛为空气,流量为30mL ·min -1.2结果与讨论2.1聚氨酯胶粘剂的TG 分析将聚氨酯胶粘剂在热分析仪上分别以5、10、20℃·min -1的速率升温,测得聚氨酯胶粘剂的TG ⁃DTG 曲线如图1所示.从图中可以看出,不同升温速率下都存在三个快速失重阶段,分别为270-302℃、360-392℃、400-430℃,提高升温速率使得聚氨酯胶粘剂的失重峰向高温推移(表1).在热分析过程中,试样随温度的升高,分子链运动逐渐加剧,进而产生断链,当升温速率提高时,分子链运动的松弛时间跟不上实验观察时间,表现为失重峰向高温推移.由于分子链运动及分解的活化能间接表达了分子链松弛与温度的关系,因此采用DTG 热分析法可以分析聚氨酯胶粘剂的分解动力学.在这三个快速失重阶段中,每一分解阶段的最大失重率以及其相对应的分解温度(T p i )列在表1中.对于不同的升温速率(5、10、20℃·min -1)下的温度T p i 随着升温速率的增加而增大.从表1中可以看出第一个阶段T p i 值在273.6℃(5℃·min -1)和300.5℃(20℃·min -1)之间,失重率为(13.0%-15.3%);第二个降解阶段T p i 值在362.4-390.2℃之间,失重率在42.1%-4.2%;第三个降解阶段T p i 值在405.3-430.2℃之间,失重率在59.2%-59.9%之间.2.2热分解活化能及反应级数2.2.1TG 和动力学方法聚合物的热分解失重率(α)与时间的关系可以用(1)式表示[15]：表1不同升温速率下得到的聚氨酯胶粘剂的分解温度(T p i /℃)Table 1Decomposition temperatures (T p i /℃)of polyurethane adhesixe at different heating rates in airβ/(℃·min -1)The first stage(DTG)The second stage(DTG)The third stage(DTG)Δm (%)T pi /℃Δm (%)T pi /℃Δm (%)T pi /℃587.0273.657.9362.440.1405.31088.4279.957.9371.240.8414.62084.7300.555.8390.240.3430.2图1聚氨酯胶粘剂在空气中的TG 和DTG 曲线Fig.1TG and DTG curves of polyurethane adhesive in airβ/(℃·min -1):a)5;b)10;c)201623Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.23d αd t=A (1-α)n e -E /RT(1)其中,A 为指前因子,E 为活化能,T 为绝对温度,R为气体常数,n 为反应级数.在非等温条件下,(1)式中的A 与温度有关,A =A 0T 1/2,可将(1)式变为式(2)[16]:d αd T =A 0βT 1/2e -E/RT (1-α)n (2)其中β=d T /d t .如果升温速率β一定时,在任何相近失重部分的动力学参数几乎相同[17].当最大失重率发生时,d α2/d 2T =0.由此可得方程(3):lnβi12+ERT p i ()T 3/2p i⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥=ln A 0-ERT p i(3)其中T p i 为峰温,给定任意一个大于零的E 值,利用这个值对每个数据点βi ,T p i ,i =1,2,…,可以计算出式(3)等号左边表达式相应的值,然后利用线性最小二乘法从斜率得新的E 值,而从截距得A 0值.把E 的这个修正值作为初值,再次迭代,可得另一个修正值,这样经过几次迭代后,就会得到合理的E 和A 0值.计算结果见表2,第一个分解阶段的活化能为111.74kJ ·mol -1,第二个分解阶段的活化能为153.93kJ ·mol -1,第三个分解阶段的活化能为203.52kJ ·mol -1,随分解温度升高活化能逐步提高.采用TG 方法同样可以计算E 和A 值,将(2)式积分,利用Doyle [15]方法近似得到方程式(4):lg[lg(1-α1/2)-1]=lg AE 2.3R β-2.315-0.457ERT (4)对于不同的α值,以lg β对1/T 作图(即Ozawa 图),得到一组平行的直线(图2),并对曲线进行线性回归,回归系数为r .再通过直线的斜率和截距可以分别求得活化能E 和A .计算结果见表2,与动力学方法比较,活化能E 有所差别.TG 方法所得的相关系数r图2TG 方法计算聚氨酯胶粘剂热分解活化能的曲线Fig.2Plots of TG method for degradation activationenergy of polyurethane adhesive in airα:●0.116;■0.130;▲0.153;▼0.421;◆0.442;×0.592;○0.597;★0.599图3聚氨酯胶粘剂的等失重百分率曲线Fig.3Isoconversional plots of polyurethane adhesiveα:■0.1;●0.2;▲0.3;☆0.4;◆0.5;★0.6Processβ/(℃·min -1)TG methodDynamic methodE /(kJ ·mol -1-1E /(kJ ·mol -1)ln(A 0/min -1)n 5148.35-0.989630.68 1.005111.7420.060.973I10147.75-0.991630.68 1.0050.97420144.31-0.990529.75 1.0070.9765204.26-0.99337.610.996153.9324.260.974II10204.26-0.99337.610.9960.97520196.96-0.995735.960.9980.9775205.27-0.996635.490.999203.5230.720.986III10202.97-0.997335.210.9990.98720204.43-0.997135.420.9990.988表2聚氨酯胶粘剂分解的动力学参数Table 2Kinetic parameters of the polyurethane adhesivedecomposition1624No.10李爱玲等：聚氨酯胶粘剂的热分解动力学平均大于0.99,接近于1,所以通过此方法计算的活化能较为准确[18],而动力学方法由于只用了每个升温速率下的1个点,因而结果精度不高[19].聚氨酯胶粘剂的热分解反应级数(n )可由(5)式所示的Crane 方程式求得：dln βd(1/T p i )=-E nR-2Tp i(5)以ln β对1/T p i 作图,可得一条直线,将活化能E 、T p i 代入即可求出反应级数n ,计算结果列入表2,可以看出,对于不同的计算方法,n 值都近似等于1,可以认为该种聚氨酯胶粘剂的热分解反应为一级反应.2.2.2等失重百分率法(积分法)为了更精确地测定聚氨酯胶粘剂的活化能E ,根据Ozawa [20]推荐的等失重百分率法(积分法)求E 和A ,见式(6):lg β=lgAE -R ln(1-α)-2.315-0.457E RT (6)由式(6)可知,在一定的失重百分率参数(1-α)下,通过lg β对1/T 作图,由直线方程斜率和截距可求得A 、E ,见图3.从图3中可以看出,不同失重百分率下得到,近乎平行的一组直线,从而求得A 、E ,如表3所示.从表3中可以看出,聚氨酯胶粘剂具有较高的热分解活化能,且E 、A 与α之间存在一定的依赖性.随失重百分率增长,E 值的总体趋势是先减小后增大,如图4所示.当α<20%,E 值减少,说明在初始阶段失重比较容易;当α>20%,E 值增大,说明随失重百分率增加,失重逐渐变得更困难.2.3热老化寿命预测材料在高温下逐渐老化,性能下降,主要是因为发生了热分解反应.通用型聚氨酯胶粘剂的热分解反应首先是分子链中酯基和氨基甲酸酯的热降解,分子链断裂生成CO 2,随热分解温度升高,分子链断裂加剧,分解产物复杂.当产生初步热降解时,材料的物理性能就发生较大变化,影响材料的使用寿命.聚氨酯胶粘剂初步的热分解反应主要有以下几种形式:热老化寿命同样是反应动力学的问题.由此Pakin [21]给出了相应的经验关系式(7)lg τ=a 1T +b(7)式中τ为温度T 时的寿命,a 、b 为常数,由热分解反应关系式可求出:-d α/d t =A αn e -E /RT(8)分离积分变量,积分得α1∫-d α/αn=A e-E/RTτ0∫d t (9)当n =1时,lg τ=E /2.303RT +lg[(-ln ατ)/A ](10)α、ατ分别为残留百分数及寿终残留百分数,比较(7)和(10)式,可得出:a =E /2.303R ,b =lg(-A -1ln ατ)当E 、A 分别取表3中E 的最小值143.58kJ ·mol -1,A 的最大值1.95×1016min -1(ln A =37.51)时,以聚氨酯胶粘剂的失重5%作为材料的寿终指数,可计算得a =7.50×103,b =-17.58.以lg τ对1/T 作图,得到聚氨酯胶粘剂失重5%时的寿命曲线,如图5所示.由图5可估算任一温度下的热老化寿命τ和任意老化寿命下的极限使用温度T .以失重5%作为寿终指标,该聚氨酯胶粘剂在空气中35℃失重5%的热老化寿命为10年.表3不同的失重百分率对应的反应活化能E 和频率因子ATable 3Apparent activation energy E and frequencyfactor A as function of fractional mass loss α1-α0.90.80.70.60.50.4E /(kJ ·mol -1)153.79143.58170.92205.67202.00205.47ln(A /min -1)30.8628.3132.4537.5135.6235.10图4反应活化能E 随失重百分率的变化Fig.4Plot of apparent activation energy E withdifferent values ofαActa Phys.鄄Chim.Sin.,2007Vol.233结论采用TG 和DTG 法研究了在不同升温速率下的通用型聚氨酯胶粘剂的热降解过程,发现其热降解过程分为三个主要降解阶段,每一阶段最大失重率以及其相对应的分解温度(T p i )分别为,第一个降解阶段T p i 值在273.6-300.5℃之间,失重率为13.0%-15.3%;第二个降解阶段T p i 值在362.4-390.2℃之间,失重率为42.1%-44.2%;第三个降解阶段T p i 值在405.3-430.2℃之间,失重率为59.2%-59.9%.分别采用TG 和动力学方法计算了聚氨酯胶粘剂的热分解活化能,通过等转化率法对E 值进行了验证,发现TG 方法计算的活化能较为准确.其第一个降解阶段的活化能为144.31-148.35kJ ·mol -1,第二个降解阶段的活化能为196.96-204.26kJ ·mol -1,第三个降解阶段的活化能为202.97-205.27kJ ·mol -1.两种方法获得的反应级数均为1.通过活化能与热失重的关系计算出聚氨酯胶粘剂在空气中35℃失重5%的热老化寿命为10年.References1Li,S.X.;Liu,Y.J.Polyurethane adhesives.Beijing ：Chemical Industry Press,1998:123-185[李绍雄,刘益军.聚氨酯胶粘剂.北京：化工出版社,1998:123-185]2Colin,X.;Audouin,L.;Verdu,J.J.Polymer Degradation and Stability,2007,92(5):9063Corneliu,H.;Tachita,V.B.;Oana,P.;Gabriela,L.European PolymerJournal,2007,43(3):9804Alessandro,M.;Tiziano,F.;Eliseo,R.Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2007,78(2):3435Buch,X.;Shanahan,M.E.R.J.Polymer Degradation and Stability,2000,68(3):4036Hyoe,H.;Noriko,T.;Hiroshi,M.;Shigeo,H.;Tatsuko,H.J.Thermochimica Acta,2005,431:1557Bilbao,R.;Mastral,J.F.;Ceamanos,J.;Aldea,M.E.J.Analytical and Applied Pyrolysis,1996,37(1):698Michae,L.H.;Kenneth,L.E.;Tze,Y.C.J.Polymer Degradation and Stability,2000,69(1):479Yuan,K.J.;Jiang,Z.;Li,S.F.;Zhou,Y.Chinese Journal of Applied Chemistry,2005,22(8):860[袁开军,江治,李疏芬,周允基.应用化学,2005,22(8):860]10Rosa,M.;Jin,Y.;Christian,R.;Cornelia,V.J.Polymer Degradation and Stability,2001,72(3):46911Liu,Y.L.;Hsiue,G.H.;Lan,C.W.;Chiu,Y.S.J.Polymer Degradation and Stability,1997,56(3):29112He,W.;Liao,G.X.;Jin,Q.F.;Feng,X.B.;Jian,X.G.Journal of Chemical Industry and Engineering,2006,57(4):981[何伟,廖功雄,靳奇峰,冯学斌,蹇锡高.化工学报,2006,57(4):981]13Huang,L.;Wang,Z.Z.;Liang,H.J.Journal of University of Science and Technology of China,2006,36(1):35[黄玲,王正洲,梁好均.中国科学技术大学学报,2006,36(1):35]14Zorba,T.;Chrissafis,K.;Paraskevopoulos,K.M.;Bikiaris,D.N.J.Polymer Degradation and Stability,2007,92(2):22215Zhang,L.N.;Xue,Q.;Mo,Z.S.;Jin,X.G.Modern research methods of polymer physics.Wuhan:Wuhan University Press,2003:233-234[张俐娜,薛奇,莫志深,金熹高.高分子物理近代研究方法.武汉:武汉大学出版社,2003:233-234]16Dan,R.;Constantin,N.C.;Constain,C.;Liliana,R.S.J.Analytical and Applied Pyrolysis,2004,72(1):19117Jin,W.P.;Sea,C.O.;Hae,P.L.;Hee,T.K.;Kyong,O.Y.J.Polymer Degradation and Stability,2000,67(3):53518Zeng,W.R.;Li,S.F.;Zhou,Y.J.Chinese Journal of Chemical Physics,2003,16(1):64[曾文茹,李疏芬,周允基.化学物理学报,2003,16(1):64]19Zhang,L.L.J.Polymeric Materials Science and Engineering,1997,13(1):98[张连来.高分子材料科学与工程,1997,13(1):9820Run,M.T.;Zhang,D.Y.;Wu,S.Z.;Wu,G.J.Polymeric MaterialsScience and Engineering,2006,22(1):64[闰明涛,张大余,吴丝竹,吴刚.高分子材料科学与工程,2006,22(1):64]21Zhang,Z.G.;Yin,H.Journal of Zhejiang University (Engineering Science),2006,40(4):689[张治国,尹红.浙江大学学报(工学版),2006,40(4):689]图5聚氨酯胶粘剂寿终残留ατ=95%的寿命曲线Fig.5Estimated lifetime prediction curve in airbased on ατ=95%1626。
阴燃火灾调查[1]
![阴燃火灾调查[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/e913702dbb4cf7ec4bfed00f.png)
阴燃火灾调查林松在火灾调查中，微小火源、氧化反响形成的自燃、以与枯燥设备由于温度不均匀等引起的阴燃，它们与发热器具、电气器具等火灾不同，在起火点处几乎不会残留着火源的物品，因此，很难找到证明起火原因的证据。
在判断阴燃火灾时，其着火时间、燃烧特征、起火点的灰化痕，以与起火点附近有否其它火源，成为判断阴燃起火的重要依据。
阴燃与爆燃起火是常见的明燃起火的两个极端，在起火的初始阶段，在火场中留下截然不同的燃烧特征，这些特质在火场中就留下不同的痕迹物证：一、阴燃起火的机理•阴燃是一种很独特的燃烧过程。
它与有焰燃烧不同，其只在气固相界面处燃烧，不产生火焰或火焰贴近可燃物外表的一种燃烧形式，燃烧过程中可燃物质成炽热状态，所以也称为无焰燃烧或外表炽热型燃烧。
无焰燃烧的过程很缓慢，单位时间释放的热量也比拟小，反响机理为氧化反响，而不是游离基的连锁反响。
•下面是阴燃火灾燃烧反响机理:•热解反响和燃烧反响都需要温度到达一定的值后发生，气相反响的速率取决于可燃气体的浓度、氧气的浓度、温度，一旦到达条件，阴燃就会转向有焰燃烧。
通过额外的加热，加强可燃性固体的热解反响，提高热解可燃气的产生率，会促使有焰火出现，可使热解和氧化产生的多孔碳发生燃烧，形成很高的温度，有利于产生有焰火。
随着火焰的发生，阴燃向有焰火转化，使得占主导的固－气异相反响的燃烧方式与气－气同相反响的燃烧方式同存。
微弱气—气同相反响，它能使温度值升高一些；但固—气的异相反响占主导地位。
当阴燃传播方向与外加风速方向一样时，阴燃速度、温度都会随外加风速的增加而增大，有可能向有焰火发生转化。
当阴燃传播方向与外加风速方向相反时，阴燃总是以大致不变的速度向前传播。
不管外加风速如何变化，都不会出现有焰。
在垂直阴燃中，浮力的作用有影响。
在向上反向阴燃中，当向下的风速刚好与向上的浮力作用平衡时，会导致阴燃的滞止熄灭。
从无焰燃烧转移为有焰燃烧的机理，以与在实验观察到是因某种扰乱〔吸入空气等〕而产生热点〔高温点〕，然后产生热分解气、一氧化碳与空气混合后形成可燃性混合气时，热点变成高温物体起作用，与热点接触的局部出现预混合火焰，开展为有焰燃烧。
聚氨酯泡沫塑料的阻燃及热解性能
聚氨酯泡沫塑料的阻燃及热解性能高明;武伟红;孙彩云【期刊名称】《合成树脂及塑料》【年(卷),期】2009(26)1【摘要】采用热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜研究了氨基树脂型高分子膨胀阻燃剂(AIFR)阻燃软质聚氨酯泡沫塑料(FPUF)的阻燃、热解性能.结果表明, w(AIFR)为15% 以上时,阻燃FPUF的垂直燃烧性能达到美国联邦航空局颁布的条例FAR25.853的要求.AIFR阻燃FPUF热解首先发生脱磷酸、酸催化FPUF脱水和重排交联炭化反应,使其热解中间产物热稳定性增加,热失重速率降低0.144 %/s,剩炭率提高10.6%, AIFR主要以凝聚相成炭作用模式起阻燃作用.残炭扫描电子显微镜照片显示, AIFR阻燃FPUF的炭层致密,空洞少;残炭的韧性好,强度较高,可阻挡燃烧过程中的热量和气体的交换,达到阻燃目的.【总页数】5页(P35-38,42)【作者】高明;武伟红;孙彩云【作者单位】华北科技学院,河北,燕郊,065201;河北农业大学理学院,河北,保定,071000;华北科技学院,河北,燕郊,065201【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8【相关文献】1.复配阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响 [J], 刘伟2.复合阻燃剂阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的性能研究 [J], 张忠厚;王银涛;杨光;冯丽;闫春绵3.含磷阻燃剂阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的性能研究 [J], 洪晓东;代文娟4.反应型阻燃剂及全水发泡剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响研究 [J], 刘凤娇;丁雪佳;苏昱;欧远辉;王艺霏;胡文涛;庞凯敏;张乐5.含磷阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能和力学性能的影响 [J], 糜婧;谢松明;杜建新;郝建薇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
软质聚氨酯泡沫在阻燃剂中最新发展
软质聚氨酯泡沫在阻燃剂中最新发展这个简短的论文主要集中在软质聚氨酯泡沫系统的发展和研究上，在三年前这篇文章已经出版了。
由于越来越多溴系阻燃剂和氯磷酸酯阻燃剂被禁止了，例如：磷酸三(氯乙基酯)(TCEP)、磷酸三(二氯丙基酯)(TDCPP)、三(二氯丙基）磷酸酯（TDCP）。
在环保机构的调查下，工业界和学术界对软质聚氨酯泡沫阻燃剂研究获得了动力。
在将来，越友好并且危害较少的阻燃剂将被使用，这应该是可以理解的。
在文章的第一部分，我们已经描述了近些年许多研究团队对软质聚氨酯泡沫这类阻燃剂研究及发展。
第二部分详细描述一些有关于在软质聚氨酯泡沫阻燃剂中磷酰胺化合物与三聚氰胺之间协同或拮抗作用。
引言聚氨酯是最常用聚合物之一，其应用范围较广，如：制造柔性的和坚硬的热塑性的泡沫、涂层、粘合剂、密封剂、弹性体、反应添加型产品、分散体等。
在过去几十年里，全球聚氨酯用量在稳稳地增长，其潜在的新应用也没有停止研究。
软质聚氨酯泡沫主要用于制造家具中的缓冲垫，床垫、汽车里的地毯、纺织品和包裹。
软质聚氨酯泡沫由于低浓度、孔状结构和其化学性质，它是相当容易点燃和容易快速燃烧。
软质聚氨酯泡沫的热分解和燃烧是放热过程，这个过程产生有毒气体像异氰酸盐、氰化物、二氧化碳、一氧化碳。
因此，软质聚氨酯泡沫需要加入阻燃剂以便于满足扶手栏杆、飞机内部、床垫应用的防火要求。
阻燃剂种类很多，例如：无机磷阻燃剂、有机阻燃剂、卤族阻燃剂、磷卤化合物阻燃剂，这些阻燃剂均被用于软质聚氨酯泡沫。
阻燃剂的选择通常取决于应用的领域、价格、对环境的污染程度、防火安全要求。
在欧洲，软质聚氨酯泡沫使用最普遍的阻燃剂是磷酸三(氯丙基酯)。
因为其相对便宜、液体和不影响泡沫的生成，所以它被选择为聚氨酯的阻燃剂。
然而，TCPP作为聚氨酯泡沫遇到些问题。
例如：燃烧时有烟雾生成和释放出较多一氧化碳，最近它被被欧洲联合危险评价机构所检查。
因此，全世界的研究者都集中在FPUF阻燃剂的研究，研究者合成更加适合聚氨酯的阻燃剂，如：三聚氰胺、膨胀石墨。
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分 子 物 质 的逸 出 ；０ ～ ３ ０ Ｃ， 样 品 发 生 剧 烈 失 重 ， ２ ０ ０ 该 热 重 曲线 迅 速 下 降 ， 失 重 率 达 到 ４ 左 右 ， 红 外光 谱 分 其 ０ 从 析 ， 阶段 主要 是 聚合 物 主 链 上 氨 基 甲酸 酯 基 团 于 Ｃ一０ 此 键 处 断裂 ， 解 生 成 异 氰 酸 酯 和 多 元 醇 ，还 有 少 量 的烯 分
在 自制 的小 尺 寸 阴 燃 试 验 台上 对 聚 氨 酯 软 泡 进 行 阴
姜６ ０ ％
４ ％ ０ ２ ％ ０
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燃 点 燃 试 验 。 图 １ 竖 直 向上 同 向 阴燃 小 尺 寸试 验 台简 为 图 ， 装 置 主要 由三 部 分 组 成 ： 燃 条 件 系 统 通 过 ＭＦ 该 阴 一 ４ 组 分 动 态 配 气 仪 来 控 制 和 调 节 组 分 气 体 流 量 和 氧 气 多 浓 度 ， 热 装 置 由 两 块 多 孔 陶 瓷 和 电 阻 丝 组 成 ， 用 加 采 Ｄ ｐ Ｒ 热 流 计 测 量 校 准 不 同 电压 下 多 孔 陶 瓷 表 面 的 热 ａＰ Ｏ
温 度 变 得 模 糊 ， 选 取 合 适 的 数 据 造 成 困难 ； 升 温 速 率 给 当
为 １ Ｃ ｍｉ ， 温 度 区间 相 互 重 合 ， 现 一 个 大 的 失 ０。／ ｎ时 各 呈 重 峰 。传 统 计算 动 力 学 方 法很 难对 空 气 气 氛 下 的 动 力 学 参 数 进 行 计 算 ， 以笔 者 采 用 遗 传算 法 进行 计算 。 所
℃／ ｎ 温速率下 ，９ ～３ ０℃时 Ｄ ｍｉ 升 ２０ ２ ＴＧ曲线 速率变 化 峰有一个肩状部 ， 各反应 阶段的分界温度变得 模糊 ； 使 当 升温速率升高至 １ Ｏ℃／ ｎ 在整个失重 阶段 出现 一个 大 ｍｉ，
的 失 重 峰 。表 明 聚 氨酯 软 泡 在 空 气 气 氛 下 ，０ ～ ３ ０ ℃ ２０ ６ 有 多 个 表 观 化 学 反 应 存 在 ， 从 Ｄ Ｇ 曲线 上 很 难 分 析 有 单 Ｔ
出
Ⅱ 一一 ｃ ｍ ） 、 ＝ ｍ ， ｉ ／
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ｄ（ ， ｏｒ ｍｚ ｎ
一 （ ４ ）
若 考 虑 程 序 升 温 速 率 为 口 固体 热 解 的 反 应 速 率 ０ ， 。
可 以表 示 为 式 （ ） ５。 ０ 一Ｊ而ｌ 一Ａ — ９ ｏ， ｄ￣ ｅ 厂（ 一 亍一Ａ “ Ｊ ｄ 。 ） ｍ （ 。 ５ ）
温度 ／ ℃
图 ２ 聚 氨 酯 软泡 在 空气 气 氛 下 Ｔ 和 ＤＴ 曲线 Ｇ Ｇ
流强度 ； 阴燃反应装置 的内径 ９ ｌ 高度 ４ ０ｍｍ， 内 ０ｍｉ， ｌ ０ 其
壁 用 纳 米 绝 热 材 料 与 外 界 隔 绝 ， 装 置 的 右 侧 按 ３ 在 ０ｍｍ
由图 ２ 可知 ， 随着升温速率 的增 大 ， 在整个 氧化热解
摘 要 ： 用 热 重 一红 外联 用技 术研 究 了无 阻燃 聚 氨 酯 软 利 泡 在 空 气 气 氛 下 的 热 解行 为 ， 用遗 传 算 法 计 算得 到 “ 采 ４组 分 ４
问距 放 置 直 径 １ｍｍ 的 铠 装 热 电 偶 ， 电 偶 的 触 点 沿 中 热
心轴 向 布 置 ， 中 最 下 面 的 一 支 热 电 偶 放 置 在 多 孔 陶 瓷 其 板 中心 ， 于测 量 加 热 装 置 与 阴 燃 材 料 接 触 面 的 温 度 ， 用 上
硝防理论ｌ 究 研
聚 氨 酯 软 泡 热 解 动 力 学 与 阴燃 点 燃 特 性 研 究
雷 毅 。梁 栋 。 ，莫善 军 。
（ ． 东省 消防科 学技 术 重点 实验 室 ，广 东 广 州 ５ ０ ０ ； ． 山大学 工 学院 ， 东 广 州 ５ ０ ０ ） １广 １０６ ２ 中 广 １ ０ ６
过 程 中起 始 失 重 温 度 ， 大 失 重 速 率 也 逐 渐 增 大 ； ２ ５ 最 在 ．
基 金 项 目 ： 东 省 科 技 计 划 资 助 项 目（ ０ ９ ３ ３ ２ ｏ ） 广 东 省 安 全 生 产 专 项 资 金 项 目 （０ ８ ７ Ａ） 广 ２ ０ Ａ０ ０ ０ ０ ２ ； ２ ０ —１ － 消 防科 学与 技 术 ２ １ 年 １ ０１ ０月第 ３ Ｏ卷第 １ Ｏ期 ８８ １
尺 寸 阴燃 试 验 台 进 行 聚 氨 酯 软 泡 点 燃 试 验 ， 析 聚 氨 酯 分
软 泡 加 热 至不 同 温 度 时 温 度 和 升 温 速 率 的 变 化 规 律 ， 得
图 １ 小 尺 寸 阴 燃 试 验 台
阴燃 点 燃 分 析 的相 关 实 验 条 件 为 ： 化 剂 为 空 气 ， 氧 通
ｌ ｍ 一 Ｈ一 Ｈ
发生氧化燃烧反应生成炭化物 ， 着温度升 高 ， 氨酯 中 随 聚 软段与氧气发生燃 烧反 应也生 成炭化 物 ， 当温 度 升 高 到
对 式 （ ） 边 取 对 数 变换 得 式 （ ） ３两 ４。
ｄ ｉ ２ １
一
４ ０℃时 ， １ 炭化物开始发生氧化反应生成灰分 。
几个全局失重峰 。
式 中 ： Ｕ 为 聚 氨 酯 软 泡 ； ｅｒｄｄ Ｐ 为 降 解 物 ；ｏ — Ｐ ｄ ｇａｅ Ｕ ｃｎ ｄ ｎｅ －ｐ ａｅ 氧 化 产 物 ；ｅｉｕ 为 灰分 。 ｅｓｄ ｈ ｓ 为 ｒｓ ｅ ｄ 从 图 ２可 以看 出 ： 温Ｔ 线 在 ２ Ｏ ３ ０℃ 出现 一 个 肩 部 状 ， 各 反 应 阶段 的 分 界 ９～ ２ 使
聚氨 酯 软 泡 在 空 气 气 氛 下 的失 重 过 程 可 以分 为 ４个 阶段 ： 温 到 ２ ０。左 右 ， １ １ 的失 重 过 程 进 行 得 非 常 初 ０ Ｃ Ｃ ８Ａ 缓 慢 ， 升 温 速 率 为 ５ ℃／ ｎ的 Ｔ 从 ｍｉ Ｇ—Ｆ Ｉ 的 红 外 光 谱 ＴＲ
图可 以分 析 ， 过 程 主 要 为 样 品 中 吸 附 水 蒸 气 和 少 量 小 此
燃ｊ传墨 犀 蜃缜 燃点地 季筑
关键词 ： 阴燃 ；点 燃 ； 力 学 模 型 ； 传 算 法 ； 氨 酯 软 泡 动 遗 聚 中 图 分 类 号 ： ９ ３ ４ Ｋ１ １ Ｘ １． 。Ｔ ２ 文献标志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ９ ０ ９ ２ １ ）Ｏ ８ １ ５ １０ —０ ２ （０ １ １ 一０ ８ —０
烃和 Ｃ Ｏ 生 成 ； ３ ０ ４ ０ 。 样 品 的 主 要 阶 段 ， 在 １ ～ １ Ｃ是 在
对 式 （） 分 变 换 可 得 式 （ ） ５积 ６。
ｇｍ 』 ＝ ｃ －Ｔ ㈤ （ 一： 』 一－ ａ ￣ ） ｄ
由于 温 度 积 分 方 程 式 （） 有 解 析 解 ， 能 通 过 不 同 ６没 只 的数 学 处 理 方 法 得 到 数 值 解 或 者 近似 解 。笔 者 对 温 度 积 分采 用 内节 点 ：５ 斯 一洛 巴度 Ｇ ｕｓ ｏａｔ ｑ ａ — 高 ａ ｓ—Ｌ ｂｔ ｕ ｄ ｏ ｒｔｒ 进 行 数 值计 算 ， 算 精 度 可 达 １ 。 ａｕｅ 计 Ｏ 在热 重 实验 中 ， 以得 固体 总 质 量 随 每 个 温 度 点 变 可
度 范 围 ２ ～ ７ ０℃ 。 ０ ０
２ １ 热 重 一红 外 光 谱 实 验 结 果 分 析 ． （ Ｇ 和微商热重 （ Ｔ ） Ｔ ） Ｄ Ｇ 曲线 ， 图 ２所 示 。 如
㈣０ ％ ８ ％ Ｏ
‘
不 同 升 温 速 率 下 无 阻 燃 聚 氨 酯 软 泡 在 空 气 中 的 热 重
在 热 分 析 实 验 中可 以得 到 在 整个 升 温 过 程 中 试 样 质
图 ３为 聚 氨 酯 软 泡 在 空 气气 氛 下 Ｔ Ｇ—Ｆ Ｉ 图 。 ＴＲ
０
瞥 ０
０
量 随温 度 或 时 间 的 变 化 曲 线 。 因 此 ， 固体 热 解 失 重 过 程 中各 组 分 的总 质 量 的反 应 速 率 是 可 知 的 ， 何 时 刻 任 或 任 何 温 度 固体 总 质 量 是 各 组 分 质 量 的 ， 式 （ ） 见 ２。
阶 段 反 应 ” 局 表 观 动 力 学模 型 。在 自制 小尺 寸 火 灾 可 燃 物 阴 全
燃 试 验 台上 对 无 阻 燃 聚 氨 酯 软 泡 进 行 点 燃 实验 研 究 ， 析 加 热 分
面 分别 按 １ 放 置 ２ 热 电 偶 ， 于 分 析 阴燃 点 燃 时 ５ｍｍ 支 用
聚氨酯泡沫塑料 具有 质轻 、 缘 、 音 、 温 、 油 、 绝 隔 保 耐 透 气 、 毒 、 回弹 等 性 能 ， 应 用 广 泛 ， 其 含 可 燃 的 碳 无 高 且 但
氢链 段 ， 密度小 ， 比表面积 大 ， 孔率 高 ， 燃成 分多 ， 开 可 极 易燃烧 ， 较少 的热量就能使其产生 阴燃 ， 产生 大量有毒 烟 雾 ， 可能 向有焰火转化 ， 并 造成火灾蔓延 。笔 者对 聚氨 酯 软泡在空 气 中 的燃 烧特 性 和气 体 成 分进 行 Ｔ Ｇ—Ｆ Ｉ ＴＲ 分析 ， 用遗传算法建立全局表观动力学模 型 ； 自制 小 采 在
过 配 气 仪 的流 量 １Ｌ ｍｉ ，加 热 丝 的 电压 ５ ／ ｎ ＯＶ。多 孔 陶
瓷 表 面 的 热 流 强 度 由 Ｄ ｐ Ｒ 热 流 计 测 量 而 得 ， 流 的 ａＰ Ｏ 热
采 样 速 率 为 １次 ／ ， 均 热 流 强 度 为 热 流 积 分 与 加 热 时 ｓ平
到 在 阴燃 点燃 过 程 中 的 化 学 变 化 过 程 和 临 界 点 燃 温 度 。
含有 ４ 固体组 分 ， 固体 总的转换率为式 （） 种 则 ３。
ｍ Ｏ － ｎ
从 图 ３可 以看 出 ， 聚氨 酯 在 空气 中 是 硬 段 开 始 分 解 ，
当温 度 升 高 到 一 定 阶 段 时 ， 反 应 完 的 硬 段 开 始 与 氧 气 未
ａ 一 —