水基型阻燃剂阻燃性能研究

张宇金

摘要：随着我国城镇化进程的不断加快，各种家居装饰材料不断涌现，而其中大多数属于易燃材料。因此，选择一款实用的阻燃剂就显得尤为重要。本论文选择磷酸胍阻燃剂作用于纸板上，用测试氧指数的方法通过对比实验来测试其阻燃性能。

关键词：易燃材料；磷酸胍阻燃剂；氧指数

氧指数是评价高分子材料相对燃烧性的一种表示方法，以此判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度非常有效，受到各国的重视[1]。我们也相应颁布了有关的国家标准，如GB 240680和GB 545485等。在正常状态下，空气中氧气的体积含量大概为21%，氧指数法通过调节氧气与氮气之间的比例来改变氧气的含量，从而测定物质燃烧所需要的助燃条件。

1 设备和材料

1.1 實验设备

（1）秒表：精度为0.20。

（2）气源：工业用氧气和氮气。

（3）钢尺：精度为1mm。

（4）氧指数测定仪。

1.2 材料准备

选用未加粘合剂的薄纸板，单位面积质量为250g/m2400 g/m2。取30个纸板试样（分两组，一组用阻燃剂处理，一组不用阻燃剂处理），每个试样100mm长，10mm宽，4mm厚。

（1）将按上述规定制作的试样由上往下40mm处画一条线，并编号。

（2）将试样放入适宜的状态下，调节至间隔48h前后两次称量质量之差不大于0.1g或質量变化率不大于±0.1%[2]。

（3）将上述进行过状态调节的试样按产品施工工艺进行浸渍处理。处理后的试样，经晾置至无液体落后，再按步骤2进行[3]。

2 实验步骤

1）检查试验装置，确保装置无漏气。

2）试验环境：温度：1035℃，湿度：45%75%。

3）将试样装在试样夹中间并加以固定。

4）打开氧气和氮气阀门，调节氧气和氮气流量，在点火和燃烧过程中保持此流量不变。

5）点燃点火器：将点火器管口朝上，在试样上端点火，待试样上端点燃后，移去点火器，并立即开始测定续燃和阴燃时间，随后测定损毁长度。

6）初始氧浓度的确定。

①试样点燃后立即自熄，或者损毁长度不到40mm，或燃烧时间不到2min，都是氧浓度过低，记录符号为“O”，则必须提高氧浓度。反之，都是氧浓度过高，记录符号为“X”，则必须减小氧浓度。

②重复①直到所得两个氧浓度相差≤1.0，其中一个反应符号为“O”，另一个反应符号为“X”，从这对氧浓度中反应符号为“O”的就是初始氧浓度（C0）。

7）极限氧浓度的测定：

用初始氧浓度C0，以d=0.2%氧浓度间隔重复上述①、②操作，再测四个试样，最后一个试样的氧浓度用Cf表示。

3 实验结果与结论分析

3.1 实验结果

（1）用阻燃剂处理的纸板初始氧浓度（C0）的测定情况如表1。

氧浓度间隔不大于1%的一对“O”或“X”反应中，“O”反应符号的氧浓度C0=90.0的就是初始氧浓度，作为极限氧浓度的首次测试值。

（2）计算用阻燃剂处理的纸板极限氧浓度所需的试验数据如表2。

根据最后五个测定的第一个反应符号为“O”，查表得K=1.24。

LOI=Cf+Kd

式中，LOI—极限氧指数（%）；Cf—最后五个测定中的最后一个氧浓度，取小数一位（%）；

K—系数，查表；

d—两个氧浓度之差，取d=0.2（%）。

LOI=Cf+Kd=90.0+（1.24X0.2）=87.5%

（3）未用阻燃剂处理的纸板初始氧浓度（C0）的测定情况如表3。

氧浓度C0=17.0的就是初始氧浓度，作为极限氧浓度的首次测试值。

（4）计算未用阻燃剂处理的纸板极限氧浓度所需的试验数据如表4。

根据最后五个测定的第一个反应符号为“O”，查附录 1在第六栏中的K=0.04。

LOI=Cf+Kd=17.0+（0.04X0.2）=16.9%

3.2 结果分析

一般认为氧指数<22属于易燃材料，氧指数在22～27之间属于可燃材料，氧指数>27属于难燃材料[4]。

从上表的试验数据可以看出：

（1）阻燃处理过的纸板极限氧浓度LOI=87.5%>27%，属于难燃材料。

（2）未经阻燃处理过的纸板极限氧浓度LOI=16.9%< 22%，属于易燃材料。

由此可知，水基型阻燃剂具有很好的阻燃性能。

参考文献：

[1]俞振海.阻燃级氢氧化镁表面处理及在聚丙烯中的应用[D].杭州：浙江工业大学，2010.

[2]顾波.BL环保阻燃剂对脲胶胶合板性能影响的研究[D].北京：北京林业大学，2007.

[3]刘应杰.棉纤维耐久性阻燃整理剂的合成与应用研究[D].昆明：昆明理工大学，2010.

[4]赵瑞华.城市雨水蓄积净化材料[D].天津：天津大学，2010.