含溴阻燃聚丙烯纤维阻燃性能的热分析研究

含溴阻燃聚丙烯纤维 阻燃性能的热分析研究 ·47 · 杨 21500 6 染 2 15005 、 ≯ — — — 一 一 _， 2 、 ，，， (苏州大学 ， ) (苏州 染织二厂 ， ) ’ 用热分析法得到了含溴阻燃聚丙烯纤维(FRPP)和常规聚丙烯纤维(PP)的热分解 曲 线 ，从热分解百分数、温度和残留量等数据分析了 Br—sb型 FRPP的阻燃性能在热分解 曲 线上的表现行为 ，结合极限氧指数值(LOI值)，表明用热分析法研究含溴阻燃纤维的阻燃 性能 ，是一种量少、简便 、有效的方法。 √ 关t词 热分析 热分解曲线 含溴阻燃聚丙烯纤维 阻燃性能 作为装饰用纺织品的阻燃研究越来越受 到重视。其阻燃性能的测试方法要求简便 ，有 效，得到的结果能预期实际的阻燃情况。织物 的燃烧是一个氧化 、分解、失重的过程“ 。热 分析是一种在程序温度控制 下，测量物质的 物理量与温度关系的技术。因此，它在一定程 度上能模拟织物燃烧时的失重变化过程。 本实验用热分析法得到 Br—Sb型阻燃聚 丙烯纤维和常规聚丙烯纤维的热分解 曲线， 从其热分解 曲线上的失重百分数和温度、残 留量来研究该类型阻燃聚丙烯奸维的阻燃性 能在热分析时的表现行为。 1 实验部分 1．1 主要仪器和试剂 仪 器：美 国 PERKIN—ELMER 公 司 TGA一7型热重分析仪 ，配有 3700数据站。 试剂 ：BR含溴化合物(美国大湖公司) 氧化锑(上海试剂四厂) 收 稿时伺 i992—07 1i 1．2 样品制备 用添加法(即熔融共混法)制得 Br—sb型 阻燃聚丙烯野维 LOI值 ：28．5；自熄时间：> 3s。 1．3 热分析方法 将 4mg左右的样品置于热重分析仪中， 设 定 升温 速 率 为 2O℃／rain，气氛 流 量 为 20ml／min，分别在 N 空气、O。气氛 中进行 热分析实验。 2 结果和讨论 2．1 热分析实验得到的热分析曲线 将 添加阻燃剂 的聚丙烯纤维(FRPP)和 未 添加阻燃剂 的聚丙烯 纤维 (PP)分 别 在 N 、空气、O 中进行热分析实验，得到的热分 解曲线如图 1(N。气氛)、图 2(空气气氛)和 图 3(O 气氛)所示。 2．2 FRPP和 PP的热稳定性比较 热分析实验数据见表 1。 朗 一 第 一 工 比 苏 江 维普资讯 http://www.cqvip.com ·48 · 最 一 图 1 N 气氛热分解曲线 a— FlRPPI b— PP 图 2 空气气氛热分解曲线 a— FRPPj b～ PP V 栅 江苏化工 】992年 第 4期 圉 3 Oz气氛热分解曲线 a— FlRPPj b— PP 表 1中的 71。是样品的起始分 解温度 ， 用来表征其热稳定性。从热重曲线上测出的 T (1ip开始偏离水平线那一点的温度)受试 样量大小、升温速率变化等因素的影响而有 所不同。据文献。 介绍 ，可以用分解到某一百 分数的温度来表征热稳定性 。即试样重量和 升温速率对一定失重百分数下的温度的影响 不大 ，测试重现性较好。我们用失重 5 对应 的温度作为样品的起始分解温度 。 从表 1可见 ，第一 ，在三种不同气氛中， 表 1 FRPP和 PP的热失重温度 FRPP的71D均低于 PP的 T。}第二，热失重 为 5 、10 、50 、100 时 FRPP所对应的 温度 均低 于 PP，在 N 气氛 中，由于 失 重 50 时 PP所对应的温度 (473．28℃)，接近 其失重速率最大处的温度(480．02℃)，从而 使其失重 5o 对应的温度低于 FRPP}第三， 在三种不同气氛中，FRPP失重速率最大处 的温度高于 PP失重速率最大处的温度，并 且在失重速率最大处，FRPP已大帮分分解。 因此 ，从整个受热过程来看 ，Br阻燃剂韵加 入并未提高聚丙烯纤维本身的热稳定性，反 而有所降低 ，这与文献“ 报道相符 。 2．3 FRPP阻燃性能的热分解行为表现 FRPP、PP的热失重残留量见表 2。 《 维普资讯 http://www.cqvip.com 江苏化工 1992年 第 4期 表 2 FRPP和 PP的热失重残留量 ·49· 从表 2可见，在空气气氛中，340℃以前 ， FRPP和 PP的 残 留 量 相 近 ，350℃以后， FRPP的残留量明显低于 PP的残留量；从失 重速率最大处到 100 失重处的温宽 FRPP 也显著小于 PP。在 o：气氛中，350℃以后 ， FRPP已完全分懈 ，而至 390℃时 PP还有大 于 50 的残留量{失重速率最大时，FRPP的 残留量 已为 0，而从失重速率最大处到 100 失重是，PP的温宽高达 228℃。残留量低 ，表 明样品受热以后的分解挥发物多 ；温宽小，表 明样 品更易在较低温度下分解挥发。比较 FRPP和 PP在相同温度 下的残 留量表 明， FRPP的热分解行为是符合溴阻燃剂的气相 阻燃机理的n 。当达一定温度时 ，溴阻燃剂分 解产生的 Br游离基一方面使聚丙烯链更易 分解断裂，另一方面能捕捉聚丙烯链分解产 生的 HO·和 H·游离基 ，终止高能量 HO · 和 H ·游离基的链锁反应 ，大大降低分解产 生的能量，使分解产物在 BT·游离基的作用 下，在较低温度下挥发而不能维持燃烧。 3 结论 a 热分析结果表明，含溴阻燃聚丙烯纤维的 热分解温度低于常规聚丙烯纤维 ，分解产物 在较低温度下能快速挥发而不能维持燃烧。 b FRPP的热重分析行 为：残留量低，从 失 重速率最大处到完全分解的温度区间小，样 品在较低温度下即能完全分解。 c 用热分析法 ，从热分解 曲线上的温度和残 留量数据研究阻燃 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的阻燃性能是一种量 少、简便、快速、有效的方法 参 考 文 献 I 为维 ．合成纤维 ，1986，(2)：52~54 2 李余增 ．热分析 ．北京 ：清华大学出版社 ，1987， 57～ 58 3 Tompa A S．Thermochimica Acta，1983，63}9～ 32 水煤气沸腾煤气化炉获 92北京国际发明展览会银奖 十月金秋，92国际发明展 览会在北京展览馆隆 重举行 。联合国发展协会特派员，美国、朝鲜、韩国． 瑞士、摩洛哥、中国海蛱两岸 的发明家 ，云集一堂 。 1300多项高新技术，如天河里的群星 ，竞相争灿 江 苏工学院参展的水煤气沸腾煤气化炉获银奖。 该炉采用 自热间歇循环水煤气气化法 ，气化粒 径小于 6ram的粉煤 ，获得水煤气 该炉结构简单，摊 作方便，可同时供应中热值的水煤气和低压水蒸汽， 能源利用率高，可用作中小城镇的民用煤气 ，并兼供 热水、水蒸汽 ；亦可作为生产化肥的化工原料气等。 该炉的最大优点不使用优质块煤，而使用各种劣质 粉煤。因此 ，可以太大节省燃料 属国内外首创，已在 丹徒县灯头厂良好使用 煤 气成 份}H ：50％～6O％，CO}15 ～ 25 ， CH．：2 ～ 4 ，CO ：10 ～ l5 ，N2}5 ～ 10 ； 热值 ：9250~i 176kJ／m ； 气化热效率 ：65 ～70 I 气化效率 ：7O 。 (首燠 元) 维普资讯 http://www.cqvip.com