论文部分内容阅读
火灾是最普遍、最严重的威胁公众安全和社会健康发展的主要灾害之一,对人们的生命、财产安全造成了严重的危害。因此,对燃烧行为的控制和燃烧机理的探究成为研究人员关注的热点。对易燃高聚物进行阻燃处理,是降低火灾危害行之有效的方法。阻燃常用的阻燃剂主要有卤系、磷系、氮-磷膨胀型、锑系、金属氢氧化物类、锡酸盐类及铁酸盐类等阻燃剂。本文制备了铁酸锌(ZnFe2O4)、铁酸铋(BiFeO3)、铁酸镧(LaFeO3)三种铁酸盐,将其用于软质聚氯乙烯(PVC)中,极限氧指数(LOI)、烟密度等级(SDR)、锥形量热测试结果表明 BiFeO3是软质 PVC的一种卓越的阻燃抑烟剂。然后将BiFeO3与膨胀体系协效用于聚丙烯(PP)中,并研究了BiFeO3对PP的成炭性能、热降解行为、燃烧行为的影响。 本研究分为三个部分:一部分,利用空气氧化湿法制备了ZnFe2O4,采用水热法制备了BiFeO3,采用共沉淀法制备了LaFeO3,并探讨了BiFeO3和LaFeO3的最佳合成条件。运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了表征。第二部分,将合成的ZnFe2O4、BiFeO3和LaFeO3添加到PVC中,通过LOI、SDR和锥形量热测试表明BiFeO3是软质PVC的一种卓越的阻燃抑烟剂。热重分析(TG-DTG)和热重-傅里叶变换红外光谱联用(TG-FITR)分析结果表明 BiFeO3可以更有效的促进PVC的脱氯化氢反应,在凝聚相中产生大量稳定而致密的残炭。从 SEM、激光拉曼光谱(LRS)和X射线光电子能谱(XPS)对PVC/铁酸盐复合材料的残炭分析可知,BiFeO3有效的抑制了PVC在燃烧过程中形成的烟,并催化了PVC的脱氯化氢反应,在阻燃PVC时拥有与Sb2O3相似的性能。第三部分,将BiFeO3与膨胀阻燃体系(IFR)聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)协效应用在PP的阻燃改性中,LOI、UL-94测试结果表明,BiFeO3与IFR协效阻燃PP存在最佳的添加量。通过 TG-DTG分析表明,适量 BiFeO3的添加可促进膨胀阻燃PP提前分解,并降低样品在高温时的分解速率,同时促进样品成炭。对 APP/PER/BiFeO3的TG-DTG分析表明,BiFeO3主要对膨胀体系APP/PER的第三热降解阶段产生影响。对 APP/PER/BiFeO3样品残炭的 SEM、XRD和 XPS分析表明,适量的 BiFeO3可与APP/PER发生反应形成P-O-Bi键和P-O-Fe键,将更多的P元素固定在凝固相中参与交联成炭反应,形成更多更有效的膨胀炭结构,增加体系的阻燃性能。