防火涂料热降解的测试研究技术(二)

zhujunhua

　　近年来,不少研究针对APP/PER/MEL膨胀防火涂料残炭率低和残炭热稳定性低等问题,采用多种材料进行了改性研究。在研究过程中,热分析是必需的测试技术。
4 O. ?' ~& ]  w0 f. Q　　SophieDuquesne[5]在研究聚氨酯(PU)涂料中添加可膨胀石墨(EG)的效果时,采用TG和DTG表明,EG小幅提高了残炭率,从微商热重(DTG)分析上看,EG的添加,没有改变PU涂料的热降解过程。王振宇[6]在APP/PER/MEL膨胀防火涂料中添加10%的200目EG,采用DTA和TG研究其影响,发现EG对防火涂料的DTA曲线没有改变,但使涂料800℃的残炭率增加了10%。这些研究都表明EG是一种不参与防火涂料热降解化学反应,仅产生物理协同效应而增效的材料。ZhenyuWang[8-9]在研究纳米颗粒氢氧化镁、氢氧化铝及二氧化硅对APP/PER/MEL膨胀防火涂料的影响,杨秦莉[17]在研究三氧化钼对APP/PER/MEL膨胀防火涂料残炭的影响时都用到了热分析技术,目的在于表明改性材料对基准防火涂料残炭率、热降解温度及热降解过程中吸热/放热过程的影响。
　　热分析技术还可以对防火涂料的热降解进行热分析动力学研究,即采用多重扫描TG或DSC得到一系列的曲线图,可对防火涂料分阶段进行讨论,计算热降解过程的表观活化能,并可推导热降解机理模型。ABhargava[10]、徐晓楠[11]、杨守生[12]和李国新[7]均对膨胀型防火涂料的热分解动力学进行了尝试性研究,但是由于膨胀防火涂料的热降解过程包括化学反应、扩散、成核等多类机理,而每类中又涉及不同的机理模型,因此要准确和科学地研究膨胀防火涂料的热分解动力学,还需要进一步探讨和研究。
　　综上所述,热分析法具有多方面的优点,能够表征阻燃体系各组分的热降解过程、涂料的残炭、改性材料对涂料热降解残炭和吸热/放热的影响,这也表明热分析是一种科学的、可用于防火涂料改性材料研究的测试技术。但是该技术对于分析防火涂料热降解的机理仅停留在推测的层次,若要对防火涂料的热降解机理进行深入的研究,必须辅以其他的测试技术。
  c3 i# y) W' F5 w. a# d　　1.2红外吸收光谱法
　　分子均具有各自的固有振动,而将改变波长的红外线(IR)连续照射到分子上时,与分子固有振动能相对应的红外线将被吸收,则可得到相应于分子结构的特有光谱(红外吸收光谱法)。将红外吸收光谱法用于防火涂料的热降解研究,可以依靠对光谱和化学结构的理解,通过与标准谱图的对照,灵活运用基团特征吸收峰及其变迁规律,逐步推导残炭物质的正确结构,从而推测防火涂料的热降解过程[2]。
9 v) B  w4 |2 Y+ v　　1.2.1研究防火涂料热降解的历程
, n+ O6 |9 S- T, }& n$ ~% q　　对防火涂料样品在不同温度下进行凝聚相的动态FT-IR测试,可以推断防火涂料热降解过程中键的断裂和新键的生成,并可以由此推断炭质层的稳定性,或用来说明改性材料是否与防火涂料发生了化学反应。如SophieDuquesne[5]研究了PU涂料和PU/EG涂料,通过对20～450℃不同温度下两种涂料的红外光谱图进行对比分析后,得到EG并未改变PU涂料的热降解产物的FT-IR特征光谱的结论,因此说明EG并未与PU涂料发生化学反应,而只是物理作用,与热分析DTA的结论相吻合。
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