磷氮硼阻燃剂的制备及其对刨花板阻燃性能影响的研究

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刨花板具有强度高、成本低等优点,在家具制造业、建筑业、装饰业、车辆船舶业等方面得以大量地应用。然而刨花板属于易燃材料,每年会造成严重的人员伤亡和财产损失,因此阻燃处理是非常必须的。通过阻燃处理能够降低材料的可燃性、减慢火焰传播速度,提高材料的耐火性,提高防火安全性,避免无谓的人员伤亡以及国家财产的损失。因此,本研究自主合成三聚氰胺磷酸盐并与硼酸进行协效复配,制得阻燃剂处理刨花板,通过测试阻燃刨花板的物理性能以及燃烧性能,最终确定阻燃刨花板中阻燃剂的最佳添加量及配比,并分析复配阻燃剂的阻燃机理及其阻燃性能。通过研究,得到以下结论:⑴三聚氰胺磷酸盐的最佳合成条件通过预处理反应,自制三聚氰胺磷酸盐阻燃剂最佳合成条件为:三聚氰胺与酸的摩尔比为1:1.2;反应温度为80℃;反应时间为4小时。最终的得率可达到91%。并且,三聚氰胺磷酸盐阻燃剂的初始分解温度为250℃左右,360℃开始失重加速。在600℃时阻燃剂的残炭量在10%左右,具有较好的热稳定性。阻燃剂的热解温度范围与木材的热解温度范围很接近,具有很好的阻燃效应。⑵复配阻燃剂对刨花板的物理性能及燃烧性能影响复配阻燃剂的加入大大提高了刨花板的阻燃性能,与素材相比,热释放速率峰值下降了17%,总热释放量、有效燃烧热平均值、质量损失速率平均值均下降15%左右。烟释放总量、比消光面积均下降75%左右。并且素材燃烧后的残炭呈灰色粉状,没有强度。阻燃刨花板经过12分钟的燃烧测试后,所形成的炭层致密、平整,具有坚固的外表面。阻燃刨花板的物理力学强度与素材相比各项性能均达到国家标准要求的标准值。但对于硼酸的吸湿性确实影响了吸水厚度膨胀率,因此,选择最佳配比硼酸与三聚氰胺磷酸盐质量比为1:2,把影响降到最低。通过分析复配阻燃剂对刨花板的物理力学性能及燃烧性能的影响,最终确定复配阻燃剂的最佳添加量为10%,硼酸与三聚氰胺磷酸盐的最佳质量比为1:2。⑶复配阻燃剂的阻燃机理复配阻燃剂对刨花板的阻燃机理主要体现在阻燃剂受热分解过程中的气体稀释机理、成炭机理、覆盖机理、热机理相互作用的结果。磷元素会产生一系列的缩聚反应,生成强酸,使木材迅速炭化,并且阻燃剂也会产生出难燃性气体H2O、NH3、CO2、NO2,稀释可燃气体。同时,硼酸在裂解时形成玻璃状的熔融物覆盖在木材表面,会隔绝可燃性气体的扩散,减缓热量的交换并且促进成炭。
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