随着人们环保意识的日益增强,无卤阻燃技术因其在赋予高分子材料阻燃性能的同时不会产生二次污染而倍受关注.无卤阻燃剂主要分两类:一类是以MgOH,Al(OH)3为代表的无机阻燃剂;另一类是膨胀型阻燃剂(IFR).膨胀型阻燃剂受热时可形成致密的炭层,通过其绝热隔氧的屏障作用以阻碍内层基质的热分解与燃烧,因而具有发烟量少、无滴落、无有毒气体产生等优点.磷酸酯三聚氰铵盐是一种膨胀型阻燃剂,它将酸源、炭源、气源集中于同一分子中,有利于磷、氮协效作用的发挥,因此其合成方法及工艺研究受到科研人员的广泛重视.然而,目前的磷酸酯三聚氰铵盐合成方法存在产率低、反应条件较苛刻、产生有害气体等问题.

膨胀度(单位质量膨胀体积)与剩炭率是用以表征膨胀型阻燃剂膨胀性能的两个重要质量指标,它们与阻燃剂的阻燃性能有密切关系.一般膨胀度越大,剩炭率越高,燃烧时形成的炭层越厚、越致密,阻燃效果越好,因此不同固化温度对产品性能的影响可以用500℃膨胀度和剩炭率的变化表示.

可以看出,在PPA与季戊四醇反应初期,反应速度较快,醇转化率迅速提高;但随着反应的进行,反应速度减慢;在反应到达一定时间(约120min左右)后,醇转化率不再增加.这是因为酯化反应的逆反应———水解(分解)反应逐渐加强,直至酯化与水解(分解)可逆反应达到平衡,醇转化率趋于定值.还可看出,随着醇酸物质的量比的增加,酸过量较多,醇转化率也随之上升.

酸源在膨胀体系的中的作用就是受热分解时生成具有强脱水性的磷酸和焦磷酸,它们与炭源中的羟基发生脱水反应,进而构造炭骨架形成稳定炭层.可以看出,随着醇酸物质的量比增加,酸源脱水能力增强,剩炭率从A系列最高的61.2%上升到C系列最高的71.6%.固定醇酸物质的量比,随三聚氰胺含量的增加剩炭率下降,这是因为三聚氰胺呈碱性,其用量增加后膨胀体系的酸含量下降,影响了脱水成炭.就膨胀度而言,在各个系列中随着三聚氰胺的用量增加,先是膨胀效果增强,然后保持在一定范围内,随后减小.这是因为三聚氰胺作为气源,在添加量较小时,由于气源太少没有完全膨胀;当添加量加大时,明显有利于炭层膨胀;但当添加量过大时,因为分解气体释放速率和释放量大,释放气体容易冲破膨胀体系的炭层,较难形成有一定厚度和强度的膨胀炭层,因此膨胀度下降.另外,随着三聚氰胺用量的增加,体系的吸水率逐渐降低.这是因为体系的吸水主要是由于磷酸酯上未与三聚氰胺反应的磷酸根所引起,而三聚氰胺的用量越多未反应的磷酸根越少.大多数膨胀体系吸水后一般仍为粉状,而物质的量比为3∶1∶0.5和4∶1∶0.5膨胀体系吸水后已呈糊状,表面形成了凝胶状的膜,阻止了进一步吸水,所以虽然表观吸水率相对较小,实际上吸水很多.因此结合阻燃剂的膨胀度、剩炭率及吸水率,3∶1∶1的3组分物质的量比综合性能最佳.

了解各种污染物的性质及其相互作用和影响,对于了解水体的综合性质以及选择合适的水质保持处理工艺至关重要.

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