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高分子裝飾材料阻燃與抑煙

放大字體  縮小字體 發布日期:2011-03-23   瀏覽次數:401  分享到: 分享到騰訊微博

由于重大火災的頻發而引起建筑、高分子材料、裝飾裝修、塑料制品加工行業及有關政府部門對高分子裝飾裝修材料的阻燃和抑煙技術的重視。從因高聚物而發生的重大火災中可以看出,許多人在火災中傷亡,首先是由于有毒氣體和煙霧窒息所造成。與紙張、棉纖制品、木材等天然有機材料相比,有些塑料制品并不易燃。棉纖維的氧指數為18.4%,羊毛為25.2%,尼龍纖維為20.1%,滌綸為20.6%,而PVC纖維的氧指數達到37.1%,且PVC還有自熄特性(在無火焰助燃的情況下能自熄),如對PVC再進行阻燃處理,其阻燃性還會明顯提高。但是,在缺氧和不完全燃燒的情況下,高聚物的發煙量要遠遠超過天然的棉、毛纖維,如:棉和人造絲的視野減少率均為4%、尼龍為6%、羊毛為18%,而PVC纖維為34%、腈綸纖維為97%。因此,在高聚物材料的阻燃技術中,抑制高聚物在燃燒過程中的發煙量是極為重要的技術要點。

(l) PVC塑料的阻燃PVC塑料是在門窗、管材、電線電纜、防水卷材、地面材料、建筑型材、線材、家具等建筑裝飾裝修材料中用量最大塑料品種。

它的含氯量為56%左右,氧指數為40%左右,是一種阻燃性能較好、具有自熄性的塑料。但是為了方便加工和應用,往往要在其中加入一定數量的增塑劑,而多數增塑劑是易燃的,因而某些軟質的PVC塑料就因此失去阻燃特性而成為可燃材料。例如增塑劑對PVC燃燒性能的影響見表2-19。

                                                        

圖2-19  增塑劑DOP用量對PVC燃燒性能的影響DOP用量/%O608090氧指數/%>4222.221.119.2要制作保持阻燃特性的軟質PVC塑料制品(如屋面防水卷材),則可采用本身阻燃性較高的增塑劑——磷酸酯類并適量加入穩定劑(金屬鹽類),就能一定程度地提高其阻燃性(見表2-20)。
 

                                                                                                      
                                          

表2-20磷酸醣婁增塑劑對PVC燃燒性能的影響配  方1#2#3#4#PVC樹脂DOP磷酸三甲苯酯磷酸三(2-氯乙基)酯穩定劑試樣燃燒情況10050000燃燒10045053自熄100400103自熄   100381403自熄在PVC中加入少量的三氧化二銻即可起到較好的阻燃作用(見表2-21)。三氧化二銻既可作為阻燃劑,又是一種增白劑,其白度次于鈦白粉,但其耐老化性能優于其他白顏料。除目前常用的以添加阻燃劑的方式來提高PVC塑料的阻燃性外,尚可通過添加無機填料、交聯劑及選用耐熱增塑劑和配合穩定劑的方法來提高PVC塑料的阻燃性。如加人碳酸鈣、高嶺土等無機填料,碳酸鈣可起到5/6氣體捕捉劑的作用;添加氫氧化鋁、硼酸鋅,在遇到燃燒時,能形成氣態覆蓋層,切斷氧的供應而發揮阻燃作用;添加亞硫酸鈣等含結晶水的無機填料也是一種簡單而有效的辦法。

                                                          

表2-21  添加三氧化二銻對軟質PVC可燃性的影響項  目配    比氧指數/%PVC樹脂DOP三氧化二銻1#2#3#100Joo1009090900巭3.5巭7.019. 223. 625. 9(2)高聚物的抑煙技術高聚物一旦接觸火種,就會急劇地蔓延燃燒,此時由于供氧不足而出現不充分燃燒,加之高聚物本身分子結構以碳原子為主的碳氫化合物組成,就會釋放出大量黑煙、水汽、CO、CO2及其他有毒氣體。

在高聚物中加入阻燃劑確實可提高高聚物的阻燃、耐燃性,但是氯類阻燃劑及三氧化二銻等阻燃劑卻會導致高聚物在燃燒時放出大量煙霧和毒氣,這正是它的致命弱點,所以在對高聚物采取添加阻燃劑,提高其阻燃性的同時,必須要抑煙和遏制有毒氣體的發生量。

高聚物阻燃中的抑煙技術,一般分為物理法和化學法兩種:物理法抑煙采用疊層、包覆、涂覆、堵塞等物理手段來隔絕火焰與高聚物的直接接觸,以阻止火焰和熱量的傳人,減少和延緩高聚物的分解、煙氣的發生和逸出;化學法主要是添加無機填充劑、抑煙劑和5/6氣體捕捉(吸收)劑等。例如,在PVC中添加鉬化合物,在PU中添加各種有機酸,在橡膠中添加氫氧化鋁、氨氧化鎂等,都能有效地抑制煙氣的發生。另外,以水合氧化物為代表的無機填充劑,在抑煙方面有很好的效果,如水合氧化鋁、水合氧化鎂等,一般稱之為抑煙劑。

CaC03是PVC極好的HCI氣體捕捉劑,它在800~1000℃極易與HCl氣體反應生成穩定的CaCI2而殘留在燃燒后的碳化層中,它的作用隨著添加量的增大而增大,粒徑越細對HCl氣體的捕捉能力也越強,所以若將少量的納米CaCO2加入PVC巾,既能起到吸收HCI氣體的作用,又能改進PVC的物理力學性能。阻燃和低煙、低毒對于高聚物是一對不易解決的矛盾,開發研制既阻燃又在一旦失火時“低煙”、“低毒”的新配方,而價格又能被市場接受的高聚物新材料是當前世界不斷研究的課題。

 

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