一种无卤阻燃聚丙烯的热分解动力学

利用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)及Coast-Redfern方法研究了聚丙烯(PP)和IFR/SiO2/PP体系的热分解动力学。结果表明,IFR/SiO2添加提高了PP的主分解阶段活化能,增强了PP阻燃性能。PP热分解机理函数g(α)=-ln(1-α),反应级数n=1,为随机成核和随后增长反应;IFR/SiO2/PP体系热分解机理函数为g(α)=1-(1-α)1/4,反应级数n=1/4。

新型膨胀阻燃聚丙烯的热分解动力学研究

通过极限氧指数法(LOI)和锥形量热仪(Cone)考察了膨胀阻燃聚丙烯体系(PP/IFR)的阻燃性能;利用热重分析法(TG)研究了聚丙烯(PP)及PP/IFR体系在不同升温速率下的热稳定性及热分解动力学,采用Kissinger及Flynn-Wall-Ozawa方法分析PP和PP/IFR的热分解表观活化能;利用Coats-Redfern方法确定了PP和PP/IFR热分解动力学机理及其模型,得出了聚合物主降解阶段的非等温动力学方程,结果表明,IFR的添加提高了聚丙烯的阻燃性能,添加30%IFR的聚丙烯复合材料,极限氧指数达到27.5%,热释放速率平均值相对未阻燃聚丙烯降低31.2%,PP和PP/IFR热分解反应机理函数为g(α)=-ln(1-α),反应级数n=1,其热分解机理均属于随机成核和随后增长反应。

新型侧基含磷共聚酯的阻燃和热降解动力学

利用动态热重分析法（TG）研究了聚酯（PET）及侧基含磷共聚酯（FR—PET）在不同升温速率下的热稳定性及热降解动力学，并通过极限氧指数法（LOI）考察了FR—PET的阻燃性能；采用Flynn—Wall—Ozawa方法分析了PET和FR—PET的热降解表观活化能；利用Coast—Redfem方法通过对不同机理模型的选取，确定了PET和FR—PET热降解动力学机理及其模型，得出了主降解阶段的非等温动力学方程及热降解速率曲线图．研究结果表明，侧基含磷单元的引入提高了聚酯的阻燃性能，侧基上的P—C和P-O键易断裂，从而降低了聚酯的热稳定性．PET和FR—PET的热降解表观活化能（0．1≤α≤0．85）分别为194—227和184～209kJ／mol；PET和FR—PET热降解反应均属于受减速形α—t曲线控制的反应级数机理，其机理函数为厂（d）=3（1-α）^2/3（0．1≤α≤0．85）．侧基含磷单元的引入对PET的主降解阶段的热降解速率并无实质上的影响．侧基含磷共聚酯的凝聚相阻燃作用有限，可能以气相阻燃机理为主发挥阻燃作用．

氯氧镁水泥的制备及其热分解机理

用XRD测试合成氯氧镁水泥试样的组成,利用DSC、TG测试手段研究了它的热分解过程,应用Kinssinger法和Dolye-Ozawa法处理了不同升温速率下氯氧镁水泥的DSC曲线,得到的各阶段的平均表观活化能分别为125.5 kJ/mol,113.61 kJ/mol,116.26 kJ/mol;反应级数分别为2.11,2.04,0.98。推断了氯氧镁水泥的阻燃机理,研究表明,氯氧镁水泥可以通过气相、凝聚相阻燃及中断热交换阻燃机理来实现对聚合物的阻燃作用,是一种新型的无机阻燃剂。

含磷腈环氧树脂阻燃和热解动力学

采用热重(TG)和微商热重(DTG)实验分析技术,分别对自制的六-对氨基苯氧基环三磷腈(PNH)和4,4’-二氨基二苯甲烷(DMA)为E51型环氧树脂的固化剂,研究了在氮气和空气氛围中2种环氧树脂的阻燃特性和热解动力学;运用Achar法和Coats-Redfern法建立了二者的热裂解动力学模型,得到了2种体系的动力学表观活化能和指前因子。研究表明,与不含磷环氧树脂相比,磷腈固化的环氧树脂更易发生热裂解,而在高温阶段却明显具有阻燃特性;磷腈固化的环氧树脂裂解后期残炭量较高,其活化能与其阻燃机理有关:即表观活化能越大阻燃性越强。

热氧老化对阻燃型长玻纤增强尼龙6静动态力学及降解动力学的影响

研究了160℃不同热氧老化时间对阻燃型长玻纤增强尼龙6(FR/PA6/LGF)复合材料的静、动态力学性能及降解行为的影响。热与氧对FR/PA6/LGF复合材料的影响通过差示量热分析、动态力学性能分析、扫描电镜及力学性能表征。结果表明,虽然由动态力学性能分析可知热氧老化使得树脂基体分子链的刚性增加,但最终基体分子链断裂、降解导致老化试样表面出现的凹坑、微裂纹和脱粘在老化进程中占据了主导地位。利用Ozawa法求出了不同老化时间处理后FR/PA6/LGF热氧降解反应的活化能,结果表明热氧老化降低了阻燃材料的热稳定性,影响了其在不同燃烧区的阻燃效率。

溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑阻燃PA66热分解动力学研究

利用热失重分析法(TG)研究了聚酰胺(PA)66及溴化聚苯乙烯(BPS)、BPS协同Sb2O3阻燃PA66在不同升温速率下的热稳定性及热分解动力学,采用Kissinger及Flynn-Wall-Ozawa方法分析了PA66和阻燃PA66的热分解活化能;利用Coats-Redfern方法确定了PA66和阻燃PA66的热分解动力学机理及其模型,得出了聚合物主降解阶段的非等温动力学方程。结果表明,BPS协同Sb2O3阻燃体系阻燃PA66的效果最好,体系的降解模式发生了变化,PA66和BPS阻燃PA66的机理方程为g(α)=-ln(1-α),反应级数n=1,而BPS协同Sb2O3阻燃PA66的机理方程为g(α)=(1-α)-1-1,反应级数n=2。

溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PBT热分解动力学研究

利用热重分析法研究了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及溴化环氧树脂(BER)协同三氧化二锑(Sb2O3)阻燃PBT在不同升温速率下的热稳定性及热分解动力学;采用Kissinger及Flynn-Wall-Ozawa方法计算出了PBT和阻燃PBT的热分解活化能;利用Coats-Redfern方法确定了PBT和阻燃PBT的热分解动力学机理及其模型,得出了聚合物主降解阶段的非等温动力学方程。结果表明:BER协同Sb2O3阻燃体系的添加提高了PBT的阻燃性能;通过Kissinger和FWO法的分析可知,阻燃PBT在主分解阶段的活化能明显提高;PBT的热分解机理函数为g(α)=1-(1-α)1/3,阻燃PBT的热分解机理函数为g(α)=2[(1-α)-1/2-1],反应级数n=1.5。

乙烷预混火焰多环芳烃生成动力学模拟

随着环保标准要求的不断提高,燃烧过程中生成的多环芳烃(PAHs)越来越受到人们的关注.在通过对PAHs气相反应模型分析的基础上,运用详细的化学反应动力学机理,计算了常压下乙烷层流火焰中多环芳烃的生成浓度,计算预测值同实验值吻合得比较好.同时,运用敏感性分析的方法,找出了形成苯的最主要的反应,发现影响苯生成的反应在距出口约0.15cm的地方影响最明显,之后又逐渐平缓.通过不同燃烧当量比的敏感性分析比较发现,影响苯生成的最主要基元反应没有发生变化,但每个反应所起到的作用发生了明显的变化,表现为原来促成苯生成的基元反应随着燃烧当量比的增加,促成苯生成的作用在减弱,原来抑制苯生成的基元反应,其抑制作用进一步增强.通过对影响A1～A4生成最主要反应的净产率比较发现,反应净产率变化最大的地方基本集中在火焰出口0.15～0.4cm的反应区域内.

溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PET热分解动力学研究

利用热重分析法（TG）研究了溴化环氧树脂（BER）协同三氧化二锑（Sb203）阻燃聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）（FR／PET）在不同升温速率下的热稳定性，升温速率10～40℃／min^-1，氮气保护，并进行了热分解动力学分析。采用Kissinger及Flynn—Wall-Ozawa方法分析了PET和FR／PET的热分解活化能；利用Coats—Redfern方法确定了PET和FR／PET热分解动力学机理及其模型，得出了聚合物主降解阶段的非等温动力学方程。结果表明：BER协同Sb2O3阻燃体系的添加提高了PET的阻燃性能，降解模式发生了变化，PET的机理函数为g（a）=1—2a／3-（1-a）3／2，FR／PET的机理函数为g（d）-（1-a）^-1，反应级数n=2。

二乙基次膦酸铝的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段,研究二乙基次膦酸铝阻燃剂在氮气气氛中的热分解动力学;利用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对其进行热分解动力学研究,计算出该阻燃剂的平均热分解表观活化能分别为260.2和259.4 kJ/mol;利用atava-estk法研究该阻燃剂的热分解机理属于相边界反应,得到其热分解动力学方程为g(α)=1-(1-α)1/3。

磷氮协效阻燃水性聚氨酯的阻燃机理研究

通过热重分析,结合热分解动力学计算对磷氮协效阻燃水性聚氨酯的阻燃机理进行了研究。结果表明,含N,N-双(2-羟甲基)氨基乙基膦酸二甲酯(BHAPE)的水性聚氨酯具有良好的阻燃效果,在BHAPE质量分数为15%时,聚氨酯的氧指数达到30.4。阻燃水性聚氨酯表现出典型的凝聚相阻燃机理,BHPAE的添加没有改变聚氨酯硬段的分解机理;改性后的聚氨酯软段热分解机理函数是幂函数,其热分解模型是一维相边界反应。扫描电镜照片可见,聚氨酯表面形成致密炭层,起到隔氧隔热、抑烟的作用,从而发挥阻燃性能。

BaO·4B2O3·5H2O纳米材料的制备及其对聚丙烯阻燃性能的热分解动力学方法评价

硼酸盐是一类抑烟、低毒和热稳定性较高的无机阻燃剂,但是通常制备得到的硼酸盐颗粒在微米尺度,在聚合物基质中很难分散,限制了其在工业上的应用。所以,开展硼酸盐纳米材料的制备及其阻燃性能的有效评价研究具有重要实际意义。关于硼酸钡作为纳米阻燃剂的研究还未见报道,本文采用水热法制备了硼酸钡BaO·4B2O3·5H2O纳米片和纳米带,并通过粉末X-射线衍射仪(XRD),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),热重-差示扫描量热(TG-DSC)和扫描电镜(SEM)等手段对样品进行了表征。采用热重分析(TGA)、差示扫描量热(DSC)及极限氧指数(LOI)法对聚丙烯/BaO·4B2O3·5H2O复合材料的阻燃性能进行了研究;考虑到聚丙烯/BaO·4B2O3·5H2O纳米片和纳米带复合材料接近的TG失重和LOI,所以进一步通过非等温热分解动力学方法进行了评估。伴随着TG质量损失的减少,DSC在N2气氛下吸收热的增加,氧指数值的增加,以及热分解表观活化能的增加,制备样品BaO·4B2O3·5H2O的阻燃性能由块体到纳米带再到纳米片依次增强,这与样品尺寸依次减小一致。通过对燃烧后残渣的扫描照片分析,对其阻燃机理进行了探讨。另外,对聚丙烯/BaO·4B2O3·5H2O复合材料的力学性能也进行了研究。其中,聚丙烯/BaO·4B2O3·5H2O纳米片复合材料具有最好的阻燃性能和力学性能,可以发展作为一种潜在的实用阻燃剂。

水性膨胀饰面型防火涂料的热分解动力学研究

利用动态热分析实验技术,在不同环境和升温速率条件下,测定防火涂料随温度的热效应变化,研究其阻燃特性。结果表明:不同品牌的水性膨胀饰面型防火涂料的阻燃特性具有较大差异;其受热分解过程可分为2个或3个阶段,第一阶段为120~270℃,第二阶段为270~500℃,第三阶段为500~800℃。针对防火涂料的成炭和起泡2个关键阶段,计算比较相应阶段的热分析动力学"三因子"(活化能、指前因子、反应机理),为评估防火涂料的阻燃性能提供了新途径。

磷腈阻燃环氧树脂的制备及热分解动力学研究

以六氯环三磷腈(HCCP)和对羟基苯甲醛为原料,一步法合成了六(4-醛基苯氧基)环三磷腈(HAPCP)。然后以HAPCP为阻燃剂,将其添加到环氧树脂(EP)中制备阻燃环氧树脂(FR/EP)。最后,通过热重法(TG)和微商热重法(DTG),研究了EP和FR/EP在氮气气氛下的热分解动力学行为,运用Flynn-WallOzawa(FWO)法和Kissinger法求出EP和FR/EP的热分解反应的活化能E和指前因子A,采用Coast-Redfern法确定了热分解动力学机理函数g(α)和反应级数n。实验结果表明,相同升温速率下,FR/EP的热分解反应的活化能比EP的低,其活化能和指前因子分别为Ek(FR/EP)=1.34×105 J/mol,EO(FR/EP)=1.38×105 J/mol,A(FR-EP)=1.4×1010 min-1,FR/EP的热分解动力学方程为g(α)=1-(1-α)3,反应级数n=3。

CO为主燃料的混合燃料预混火焰燃烧特性研究

以CO为主燃料的混合燃料为对象,应用Chenkin软件,采用包含53种组分、325个基元反应的甲烷燃烧详细反应机理(GRI-Mech 3.0),研究了CO为主燃料的混合燃料预混火焰燃烧特性。结果表明:CO为主燃料的混合燃料最大火焰温度和最大层流燃烧速度都出现在富燃料侧,添加H2可以显著提高火焰温度和火焰的燃烧速度。