防火涂料热降解的测试研究技术(二)
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。SophieDuquesne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、徐晓楠、杨守生和李国新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。
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。
1.2.1研究防火涂料热降解的历程
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。
文章关键词：
页:
[1]