水基型阻燃劑阻燃性能研究

張宇金

摘要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，各種家居裝飾材料不斷涌現(xiàn)，而其中大多數(shù)屬于易燃材料。因此，選擇一款實(shí)用的阻燃劑就顯得尤為重要。本論文選擇磷酸胍阻燃劑作用于紙板上，用測(cè)試氧指數(shù)的方法通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試其阻燃性能。

關(guān)鍵詞：易燃材料；磷酸胍阻燃劑；氧指數(shù)

氧指數(shù)是評(píng)價(jià)高分子材料相對(duì)燃燒性的一種表示方法，以此判斷材料在空氣中與火焰接觸時(shí)燃燒的難易程度非常有效，受到各國(guó)的重視[1]。我們也相應(yīng)頒布了有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如GB 240680和GB 545485等。在正常狀態(tài)下，空氣中氧氣的體積含量大概為21%，氧指數(shù)法通過調(diào)節(jié)氧氣與氮?dú)庵g的比例來(lái)改變氧氣的含量，從而測(cè)定物質(zhì)燃燒所需要的助燃條件。

1 設(shè)備和材料

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

（1）秒表：精度為0.20。

（2）氣源：工業(yè)用氧氣和氮?dú)狻?/p>

（3）鋼尺：精度為1mm。

（4）氧指數(shù)測(cè)定儀。

1.2 材料準(zhǔn)備

選用未加粘合劑的薄紙板，單位面積質(zhì)量為250g/m2400 g/m2。取30個(gè)紙板試樣（分兩組，一組用阻燃劑處理，一組不用阻燃劑處理），每個(gè)試樣100mm長(zhǎng)，10mm寬，4mm厚。

（1）將按上述規(guī)定制作的試樣由上往下40mm處畫一條線，并編號(hào)。

（2）將試樣放入適宜的狀態(tài)下，調(diào)節(jié)至間隔48h前后兩次稱量質(zhì)量之差不大于0.1g或質(zhì)量變化率不大于±0.1%[2]。

（3）將上述進(jìn)行過狀態(tài)調(diào)節(jié)的試樣按產(chǎn)品施工工藝進(jìn)行浸漬處理。處理后的試樣，經(jīng)晾置至無(wú)液體落后，再按步驟2進(jìn)行[3]。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

1）檢查試驗(yàn)裝置，確保裝置無(wú)漏氣。

2）試驗(yàn)環(huán)境：溫度：1035℃，濕度：45%75%。

3）將試樣裝在試樣夾中間并加以固定。

4）打開氧氣和氮?dú)忾y門，調(diào)節(jié)氧氣和氮?dú)饬髁?，在點(diǎn)火和燃燒過程中保持此流量不變。

5）點(diǎn)燃點(diǎn)火器：將點(diǎn)火器管口朝上，在試樣上端點(diǎn)火，待試樣上端點(diǎn)燃后，移去點(diǎn)火器，并立即開始測(cè)定續(xù)燃和陰燃時(shí)間，隨后測(cè)定損毀長(zhǎng)度。

6）初始氧濃度的確定。

①試樣點(diǎn)燃后立即自熄，或者損毀長(zhǎng)度不到40mm，或燃燒時(shí)間不到2min，都是氧濃度過低，記錄符號(hào)為“O”，則必須提高氧濃度。反之，都是氧濃度過高，記錄符號(hào)為“X”，則必須減小氧濃度。

②重復(fù)①直到所得兩個(gè)氧濃度相差≤1.0，其中一個(gè)反應(yīng)符號(hào)為“O”，另一個(gè)反應(yīng)符號(hào)為“X”，從這對(duì)氧濃度中反應(yīng)符號(hào)為“O”的就是初始氧濃度（C0）。

7）極限氧濃度的測(cè)定：

用初始氧濃度C0，以d=0.2%氧濃度間隔重復(fù)上述①、②操作，再測(cè)四個(gè)試樣，最后一個(gè)試樣的氧濃度用Cf表示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論分析

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）用阻燃劑處理的紙板初始氧濃度（C0）的測(cè)定情況如表1。

氧濃度間隔不大于1%的一對(duì)“O”或“X”反應(yīng)中，“O”反應(yīng)符號(hào)的氧濃度C0=90.0的就是初始氧濃度，作為極限氧濃度的首次測(cè)試值。

（2）計(jì)算用阻燃劑處理的紙板極限氧濃度所需的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

根據(jù)最后五個(gè)測(cè)定的第一個(gè)反應(yīng)符號(hào)為“O”，查表得K=1.24。

LOI=Cf+Kd

式中，LOI—極限氧指數(shù)（%）；Cf—最后五個(gè)測(cè)定中的最后一個(gè)氧濃度，取小數(shù)一位（%）；

K—系數(shù)，查表；

d—兩個(gè)氧濃度之差，取d=0.2（%）。

LOI=Cf+Kd=90.0+（1.24X0.2）=87.5%

（3）未用阻燃劑處理的紙板初始氧濃度（C0）的測(cè)定情況如表3。

氧濃度C0=17.0的就是初始氧濃度，作為極限氧濃度的首次測(cè)試值。

（4）計(jì)算未用阻燃劑處理的紙板極限氧濃度所需的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4。

根據(jù)最后五個(gè)測(cè)定的第一個(gè)反應(yīng)符號(hào)為“O”，查附錄 1在第六欄中的K=0.04。

LOI=Cf+Kd=17.0+（0.04X0.2）=16.9%

3.2 結(jié)果分析

一般認(rèn)為氧指數(shù)<22屬于易燃材料，氧指數(shù)在22～27之間屬于可燃材料，氧指數(shù)>27屬于難燃材料[4]。

從上表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：

（1）阻燃處理過的紙板極限氧濃度LOI=87.5%>27%，屬于難燃材料。

（2）未經(jīng)阻燃處理過的紙板極限氧濃度LOI=16.9%< 22%，屬于易燃材料。

由此可知，水基型阻燃劑具有很好的阻燃性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞振海.阻燃級(jí)氫氧化鎂表面處理及在聚丙烯中的應(yīng)用[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2010.

[2]顧波.BL環(huán)保阻燃劑對(duì)脲膠膠合板性能影響的研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2007.

[3]劉應(yīng)杰.棉纖維耐久性阻燃整理劑的合成與應(yīng)用研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2010.

[4]趙瑞華.城市雨水蓄積凈化材料[D].天津：天津大學(xué)，2010.