【摘要】：聚氨酯具有非常多的優(yōu)良特點(diǎn),比如耐磨性能好、耐低溫性能強(qiáng)等,因此被廣泛應(yīng)于汽車行業(yè)、建筑行業(yè)和醫(yī)療用品行業(yè)等領(lǐng)域。但聚氨酯在燃燒時(shí)十分危險(xiǎn),其會(huì)釋放出許多熱量,以及一氧化碳(CO)、氰化氫(HCN)、氯化氫(HC1)等有毒有害氣體。前人對(duì)于火災(zāi)煙氣毒性研究主要集中于CO和C02,對(duì)于HCN等毒性氣體和各毒性氣體之間的相互作用研究較少。同時(shí),前人進(jìn)行了阻燃劑對(duì)聚氨酯材料的影響研究,但主要集中在了單組份阻燃劑對(duì)于火災(zāi)煙氣毒性釋放的影響。此外,前人在研究中發(fā)現(xiàn)了氧氣對(duì)于材料燃燒的重要性,但對(duì)于火災(zāi)煙氣毒性氣體隨氧氣濃度變化的規(guī)律和機(jī)理研究較少,且實(shí)驗(yàn)中選取的氧氣濃度也不連續(xù)。本文開展了一系列火災(zāi)煙氣毒性實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)研究了氧氣濃度變化、材料特性改變對(duì)于熱塑性聚氨酯材料的火災(zāi)煙氣毒性產(chǎn)物釋放影響,最后利用層次分析法(AHP)對(duì)熱塑性聚氨酯及其復(fù)合材料進(jìn)行了火災(zāi)危險(xiǎn)性的綜合評(píng)價(jià)。首先,通過(guò)改變氧氣濃度對(duì)熱塑性聚氨酯(TPU)的熱解行為進(jìn)行研究。氧氣使得TPU達(dá)到其分解速率峰值的溫度提前,表明由于氧氣增加使得TPU的熱穩(wěn)定性下降。當(dāng)氧氣濃度超過(guò)3 0%時(shí),TPU的燃燒占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著氧氣濃度上升,Ea值增大,在15%氧氣濃度之后,Ea值隨著氧氣濃度繼續(xù)上升而下降。HCN在TPU燃燒過(guò)程中持續(xù)釋放,受氧氣濃度影響不大。CO釋放的最大值隨著氧氣濃度的上升而增加,可能是因?yàn)镺2一方面用于TPU的燃燒,另一方面用于CO的氧化。隨著氧氣濃度的上升,氧氣不斷地用于TPU燃燒,成為主要消耗途徑,因此CO的釋放也增加。其次,通過(guò)聚磷酸銨(APP)、氫氧化鋁(ATH)和納米蒙脫土(MMT)按照不同比例組合成三組阻燃添加劑,包括APP-ATH,APP-MMT和APP-ATH-MMT,將不同添加劑分別加入到TPU中以降低其毒性。通過(guò)對(duì)熱塑性聚氨酯及其復(fù)合材料進(jìn)行熱解氣體分析,APP、ATH和MMT三者加強(qiáng)了TPU向異氰酸酯的轉(zhuǎn)化過(guò)程,因此CO和CO2產(chǎn)量降低,用于CO轉(zhuǎn)化為CO2的O2也減少,對(duì)應(yīng)O2消耗量也減少。進(jìn)行FED計(jì)算,發(fā)現(xiàn)對(duì)于每組毒性氣體而言,APP-ATH組樣品的毒性降低主要是由于CO和HCN的釋放,MMT的加入能夠幫助降低CO的釋放。超過(guò)50%的FED值是由HCN的毒性引起的,說(shuō)明在TPU的火災(zāi)煙氣中HCN的毒性起著重要作用。最后,基于層次分析法(AHP)綜合評(píng)價(jià)三類熱塑性聚氨酯及其復(fù)合材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性。本文中,將HCN濃度作為特殊毒性危害指標(biāo),CO和CO2濃度作為一般毒性危害指標(biāo),將熱釋放速率峰值(PHRR)、平均熱釋放速率(HRR)、總熱釋放量(THR)作為熱危害指標(biāo),將產(chǎn)煙速率峰值(SPR)作為煙危害指標(biāo),綜合定量評(píng)價(jià)了熱塑性聚氨酯及其復(fù)合材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小。其中,聚磷酸按(APP)能夠強(qiáng)有力的減少熱量釋放,聚磷酸銨(ATH)、氫氧化鋁(ATH)和蒙脫土(MMT)三者加強(qiáng)了熱塑性聚氨酯向異氰酸酯的轉(zhuǎn)化過(guò)程,使得CO和CO2產(chǎn)率降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了綜合熱、煙、毒三個(gè)層次來(lái)降低聚合物材料火災(zāi)危險(xiǎn)性是可行的。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ323.8
【圖文】：

３．３實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論逡逑３．３．１熱穩(wěn)定性和殘留物分析逡逑對(duì)２０°Ｃ／ｍｉｎＴＰＵ顆粒在氮?dú)鈿夥障碌模裕牵翑?shù)據(jù)進(jìn)行分析，如圖３．２所示，逡逑在此圖基礎(chǔ)上對(duì)最初始分解溫度Ｔｊｗｔ％邋（質(zhì)量損失為５％時(shí)的溫度）、Ｔ！（第一次逡逑達(dá)到熱分解速率峰值時(shí)的溫度）和Ｔ２邋（第二次達(dá)到熱分解速率峰值時(shí)的溫度）的逡逑定義進(jìn)行闡述。逡逑２０逡逑

逡逑圖３．１實(shí)驗(yàn)用熱重紅外聯(lián)用儀逡逑實(shí)驗(yàn)的樣品為市場(chǎng)購(gòu)入的ＴＰＵ塑料，統(tǒng)一切割成１０ｍｇ左右的小顆粒，不逡逑再做進(jìn)一步處理。樣品詳細(xì)信息如表３．１所示。逡逑邐表３．１樣品詳細(xì)信息表邐逡逑樣品名稱邐生產(chǎn)商邐密度（ｇ／ｃｍ３）邋熔點(diǎn)逡逑ＴＰＵ邋（熱塑性聚氨酯）邐東莞朗格塑料有限公司邐Ｌ１７邐７３。。逡逑３．２．２實(shí)驗(yàn)過(guò)程逡逑實(shí)驗(yàn)前，先將ＴＰＵ顆粒放至烘干機(jī)中，在８０°Ｃ下烘干１２邋ｈ，取出待用。將逡逑大約ｌＯｍｇＴＰＵ顆粒放入坩堝中，加熱范圍為３０－７００°Ｃ，加熱速率分別為１０，２０，逡逑３０°Ｃ／ｍｉｎ。氧濃度范圍為邋０％，邋５％，１０％，１５％，２１％邋（空氣），３０％，邋５０％和邋７０％，逡逑進(jìn)氣流量為４５邋ｍｌ／ｒｎｉｎ。為了避免氣相產(chǎn)物凝結(jié)，不銹鋼傳送管和氣體箱加熱維逡逑持在１８０°Ｃ。逡逑３．３實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論逡逑３．３．１熱穩(wěn)定性和殘留物分析逡逑對(duì)２０°Ｃ／ｍｉｎＴＰＵ顆粒在氮?dú)鈿夥障碌模裕牵翑?shù)據(jù)進(jìn)行分析，如圖３．２所示，逡逑在此圖基礎(chǔ)上對(duì)最初始分解溫度Ｔｊｗｔ％邋（質(zhì)量損失為５％時(shí)的溫度）、Ｔ�。ǖ谝淮五义线_(dá)到熱分解速率峰值時(shí)的溫度）和Ｔ２邋（第二次達(dá)到熱分解速率峰值時(shí)的溫度）的逡逑定義進(jìn)行闡述。逡逑２０逡逑

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本文編號(hào)：2732138