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酚醛树脂阻燃体系的研究

作　者: 王树慧
导　师: 张东兴
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 酚醛树脂 燃烧 协同阻燃 差热分析
分类号: TQ323.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


热固性酚醛树脂具有良好的机械性能和耐热性能,遇火难燃、自熄、低烟雾,耐火焰穿透,无滴落物,但要应用在地铁隧道安全逃生平台,还需要进行阻燃处理。因为对热固性树脂的研究大多集中于耐热改性,即在其分子结构中引入阻燃元素或拥有良好热稳定性的官能团,然而单纯化学改性的酚醛树脂无法达到地铁隧道安全疏散平台的阻燃应用要求,所以本论文对适合阻燃酚醛树脂的复配体系进行研究。本论文以差热分析为主要手段,通过分析差热曲线形貌、放热峰位置和峰面积大小,对氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、可膨胀石墨(EG)、化学膨胀体系(IFR)、硼酸锌(FB)、微胶囊红磷(P)和硅氧烷(SI)及酚醛树脂的微观热行为进行研究,结合阻燃剂的阻燃机理,进行阻燃剂的协效复配,得到适合阻燃酚醛树脂的复配体系。并以氧指数、垂直燃烧等级和烟密度这些参数,全面评价阻燃剂/酚醛树脂固化体系的宏观燃烧性能,验证通过差热分析进行阻燃剂协效复配的可行性。同时,本文对酚醛树脂的模塑成型和拉挤成型工艺参数进行了确定。本论文的研究表明:(1)对于酚醛树脂,可膨胀石墨在高温区间有很好的阻燃效果;化学膨胀体系在低温区间可发挥很好的阻燃作用;氢氧化铝、氢氧化镁和硼酸锌虽然阻燃效力不如上述两个膨胀体系,但具有良好的抑烟效果;硅氧烷的添加,一定程度上的抑制了燃烧,但同时极大地增加了酚醛树脂燃烧时的烟气浓度。(2)以1:1:1:1比例复配的ATH/MH/EG/IFR阻燃体系和以8:8:8:1比例复配的ATH/MH/EG/FB阻燃体系对酚醛树脂有良好的阻燃、抑烟作用。其中前者以50phr填加到酚醛树脂中的氧指数接近100%,垂直燃烧等级为UL94V-0级,单位质量的生烟量为0.82g。后者以50phr填加到酚醛树脂中的氧指数同样接近100%,垂直燃烧等级为UL94V-0级,单位质量的生烟量为0.79g。(3)通过本文的研究,说明差热分析可用于高聚物燃烧与阻燃问题的研究,依据差热分析曲线峰面积的大小可定性评估高聚物耐热性能的好坏。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-21
  1.1 高聚物阻燃的重要意义  8-9
  1.2 阻燃剂的研究现状和发展趋势  9-10
  1.3 高聚物降解和燃烧  10-11
  1.4 高聚物的阻燃机理  11-12
  1.5 阻燃剂的分类  12-18
    1.5.1 有机阻燃剂  12-13
    1.5.2 无机阻燃剂  13-17
    1.5.3 阻燃剂的复配协同效应  17-18
  1.6 酚醛树脂  18-19
    1.6.1 概述  18-19
    1.6.2 酚醛树脂的热行为和耐热改性  19
  1.7 本课题研究的意义、目的和主要内容  19-21
第2章 试验方案设计和试件的制备  21-34
  2.1 试验方案设计  21
  2.2 试验用主要原料及仪器  21-22
  2.3 分析测试方法  22-25
    2.3.1 差热分析(DTA)  22-23
    2.3.2 氧指数测试  23
    2.3.3 垂直燃烧试验  23-24
    2.3.4 烟密度测试  24-25
  2.4 试验用酚醛树脂浇铸体的制备  25-30
    2.4.1 酚醛树脂模塑成型概述  25-26
    2.4.2 模塑成型工艺参数的确定  26-30
  2.5 酚醛树脂拉挤成型工艺参数确定  30-34
    2.5.1 拉挤成型概述  30-31
    2.5.2 模腔温度和拉挤速度的确定  31-32
    2.5.3 预处理工艺  32-34
第3章 阻燃剂/酚醛树脂微观热性能分析  34-52
  3.1 酚醛树脂的热性能分析  35-36
  3.2 协效阻燃剂热性能分析  36-42
    3.2.1 ATH/MH 协效阻燃热性能分析  36-37
    3.2.2 EG/IFR 协效阻燃热性能分析  37-39
    3.2.3 FB/ATH/MH 协效阻燃热性能分析  39-40
    3.2.4 P/ATH/MH 协效阻燃热性能分析  40-41
    3.2.5 SI/ATH/MH 协效阻燃热性能分析  41-42
  3.3 酚醛树脂协效阻燃体系热性能分析  42-51
    3.3.1 酚醛树脂一元阻燃体系热性能分析  42-45
    3.3.2 酚醛树脂二元阻燃体系热性能分析  45-46
    3.3.3 酚醛树脂三元阻燃体系热性能分析  46-49
    3.3.4 酚醛树脂多元阻燃体系热性能分析  49-51
  3.4 本章小结  51-52
第4章 阻燃剂/酚醛树脂宏观燃烧性能的试验研究  52-58
  4.1 阻燃剂/酚醛树脂的氧指数试验研究  52-54
  4.2 阻燃剂/酚醛树脂的垂直燃烧试验研究  54-55
  4.3 阻燃剂/酚醛树脂的生烟性试验研究  55-56
  4.4 本章小结  56-58
结论  58-59
参考文献  59-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 缩聚类树脂及塑料 > 酚醛类树脂及塑料
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