阻燃聚苯乙烯泡沫材料的热降解行为研究

Ｉ论文选编ｌ　阻燃聚苯乙烯泡沫材料的热降解行为　研究　王俊胜金星刘丹　，厶＼安部天津消防研究所天津３００３８　摘要　模塑聚苯乙烯泡沫和挤塑聚苯乙烯泡沫作为有机保温材料，已广泛应用于建筑外墙保温中。利用　ＴＧ－ＦＴＩＲ和ＴＧ－ＧＣ／ＭＳ对这两种聚苯乙烯泡沫材料的热降解气相产物进行了系统研究。研究结果表明，　二者的热降解主要产物为苯乙烯及其衍生物，含溴阻燃剂的存在会影响计算聚苯乙烯泡沫的热降解过　程，促进生成更多的多环芳香烃化合物。　关键词聚苯乙烯泡沫材料，热降解行为　１引言　聚苯乙烯泡沫是以聚苯乙烯为本体，加入发泡　剂制得的产品，又分模塑聚苯乙烯泡沫（ＥＰＳ）和　挤塑聚苯乙烯泡沫（ＸＰＳ），ＥＰＳ和ＸＰＳ由于其低　流速５０ｍＬ／ｍｉｎ，样品量约为１０ｒａｇ，气氛为氮气　或氦气；同时，利用Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ　ＦＲＯＮＴＩＥＲ　型傅里叶变换红外光谱仪（ＦＴＩＲ）分析逸出气体；　ＦＴＩＲ气体池和连接同步热分析的管线温度均为　密度、低成本、隔热保温性好等优点被广泛用于外　墙保温材料，约占所有外墙保温材料的８０％。近年来，　因有机保温材料引发的火灾事故频发，其火灾危险　性研究已引起整个社会的广泛关注。　２８０℃；利用气体采样泵，通过加热管线连续从阀　箱处抽取逸出气体，取样速率为６０ｍＬ／ｍｉｎ。　利用Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ　Ｃｌａｒｕｓ６８０ＧＣ—ＳＱ８ＭＳ型　气相色谱一质谱联用仪（ＧＣ／ＭＳ）分析ＴＧ测试　中特定温度下逸出气体成分，载气为氦气，色谱柱　有机材料的热解是火灾发生和发展的必要条件，　因此认识和掌握其热解行为及机理是进行火灾安全　防控、燃烧机理和烟气成因等火灾安全研究的基础。　为０．２５　ｍｍ的ＨＰ－５，色谱柱升温程序如下：在　４０Ｅ保持３分钟，以１０＂Ｃ／ｍｉｎ的升温速率从４０￣Ｃ　升至２８０℃，在２８０℃保持５分钟，进样口温度设　定为２８０＂Ｃ，以７０　ｅＶ的离子源以电子轰击的方式　进行质谱测试，离子源温度保持在２５０￣Ｃ。　本文利用热重一傅里叶变换红外光谱仪和热重一气　质联用仪对阻燃ＥＰＳ和阻燃ＸＰＳ的热降解行为进　行了系统研究。　２实验　２。１实验原料　模塑聚苯乙烯泡沫（ＥＰＳ）和挤塑聚苯乙烯泡　沫（ｘＰｓ）均为市场采购材料，燃烧性能等级为Ｂｌ级。　３结果与讨论　３．１　ＥＰＳ的热降解行为　Ｆｉｇｕｒｅ　１为ＥＰＳ的ＴＧ和ＤＴＧ曲线图，在本　文重点利用ＦＴＩＲ在线分析了ＥＰＳ热降解过程中　产生的气相产物。Ｆｉｇｕｒｅ　２为ＴＧ－ＦＴＩＲ测试时对　２．２测试与表征　利用美国ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ　ＳＴＡ６０００型同步热分析　仪，用Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ　ＳＴＡ６０００型同步热分析仪，　ＥＰＳ气相产物进行ＦＴＩＲ测试后得到的三维（３Ｄ）　曲线图。从图中可以看到，ＦＴＩＲ的主要吸收峰集　中出现在３５０－４５０℃，ＴＧ测试中ＥＰＳ的失重也主　中国阻燃２０１７第２期　３３　升温速率为１０℃／ｒａｉｎ，从４０℃升至７００℃，气体　Ｉ论文选编Ｉ　要发生在这一温度范围，表明ＦＴＩＲ测试与ＴＧ测　吸光度均明显变强，表明在这一温度区间ＥＰＳ热降　解产生大量的苯乙烯。随着温度继续升高至４７０和　５００￣Ｃ，可以看到ＦＴＩＲ谱图中属于有机物的吸收峰　试有非常好的实时性。从图中还可以看到，ＥＰＳ热　降解气相产物的红外吸收峰主要位于２８７０－３０８０、　２３４０－２３６０、１４４０—１９４０和６９０—１０７０　ｃｍ一１处，这　已明显变弱甚至基本消失，表明这时ＥＰＳ已基本完　成热降解。　是由热降解产物中的有机物、水和二氧化碳的特征　吸收峰，分别选取不同温度下ＥＰＳ的红外光谱图进　一步分析其热降解产物的可能组成。　日　ｌ　｝　悄Ｉ‘　Ｉ１　｛　Ｅ｝　Ｆｉｇｕｒｅ　１　ＴＧ　ａｎｄ　ＤＴＧ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ＥＰＳ　ｔｇｕｒｅ　２　３Ｄ　Ｆ　１　ＩＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｅｖｏｌｖｅｄ　ｇａｓｅｓ　ｄｕｒｉ兰　　～　、　一　ｎｇ　Ｉ（３－　ＦＴＩＲ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ＥＰＳ　《～Ｆｉｇｕｒｅ　３为ＥＰＳ不同温度下热降解气相产物　～　一　一　一　的红外光谱图，可以看到在５０℃～　一　ｎ　～　和２００℃时ＥＰＳ　一　的ＦＴＩＲ在２３６０ｃｍ　处有一明显吸收峰，３６００—　３７００　ｃｍ　处有一不太明显的吸收峰，分别为ＣＯ　和游离水的特征吸收峰，说明此时ＥＰＳ的热降解产　物主要为其中包裹的ＣＯ，和Ｈ　Ｏ。当温度升高至　３００￣Ｃ时，在２９４０ｃｍ　处出现了一不太明显的吸收　二ｉ　　峰，为一Ｃ－Ｈ的伸缩振动峰，表明这时ＥＰＳ已开　始热降解产生含一Ｃ—Ｈ的有机物。在３５０℃时，在　２９４０－２９８０和３０３０－３０８０ｃｍ　处出现　明显的吸收　峰，分别是甲基、亚甲基的－Ｃ－Ｈ伸缩振动峰和　烯烃及苯环的伸缩振动峰，表明这时ＥＰＳ已热降解　产生一定量的有机物。由３８０、４００、４２０和４５０℃　时的ＦＴＩＲ图可以看到，随着温度进一步升高，分　别对应乙烯基一Ｃ—Ｈ伸缩振动和弯曲振动的３０３０—　３０８０和９１０—９８７ｃｍ　处吸收峰以及对应苯环伸缩　振动的３０３０—３０８０和１５００—１６２０ｃｍ　处吸收峰的　３４中国阻燃２０１　７第２期　＝　…　～　…　０　：　｛　‘　ｍ　・　时　…　～　、　……　‘●”Ｉ　Ｆｉｇｕｒｅ　３　ＦＴＩＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｅｖｏｌｖｅｄ　ｇａｓｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ＴＧ－ＦＴＩＲ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ＥＰＳ　利用ＧＣ／ＭＳ分析了ＥＰＳ在４２０℃下的热降解　气相产物，总离子流图及各离子峰的归属见Ｆｉｇｕｒｅ　４。从图中可以看到，ＥＰＳ的热降解产物中主要为　苯乙烯（２．６７ｒａｉｎ）和苯乙烯的二聚物（１１．９８、　１２．８３和１９．８９ｒａｉｎ），在其热降解产物中还含有少　量甲苯（２．０４ｒａｉｎ）、苯丙烯（３．３５ｍｉｎ）、１，３一　二苯基丙烷（１１．２４ｒａｉｎ）等含苯环物质，表明ＥＰＳ　在受热时主要发生自身的热降解，阻燃剂的存在基　本不影响其热降解产物及过程，这与ＴＧ—ＦＴＩＲ的　研究结果一致。　Ｆｉｇｕｒｅ　４　Ｔｈｅ　ｐｙｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　ＥＰＳ　ｂｙＴＧ－ＧＣ／ＭＳ　Ｉ论文选编Ｉ　３．２　ＸＰＳ的热降解行为　～　Ｆｉｇｕｒｅ　５为ＸＰＳ的ＴＧ和ＤＴＧ曲线图，在本　文中重点利用ＦＴＩＲ在线分析了ＥＰＳ热降解过程中　产生的气相产物。Ｆｉｇｕｒｅ　６为ＴＧ—ＦＴＩＲ测试时得　．＿　到的ＦＴＩＲ三维谱图。从图中可以看到，与ＥＰＳ一样，　ＦＴＩＲ的主要吸收峰集中出现在３５０－４５０￣，ＴＧ测　试中ＸＰＳ的失重也主要发生在这一温度范围，表明　ＦＴＩＲ测试与ＴＧ测试有非常好的实时性。从图中　可以看到，ＥＰＳ热降解气相产物的红外吸收峰主要　位于２９２０－３０８０、２３４０－２３６０、１８００－１９８０、１３１０－　’ｔ－　～一　Ｊ　一～．　，　、～　～＾．．…．　√　——Ｊ　—＾～　　．／：—　—～一—九—一—　『－　■＝■　．　—　■　—　■　Ｆｉｇｕｒｅ　７　ＦＴＩＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｅｖｏｌｖｅｄ　ｇａｓｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ＴＧ—ＦＴＩＲ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ＸＰＳ　ＸＰＳ的ＧＣ／ＭＳ分析过程与ＥＰＳ相同，其热解　色谱图及主要色谱峰的归属见图Ｆｉｇｕｒｅ　８。从图中　１６６０和６９０－１０７０　ｃｍ一１处，这是由热降解产物中　的有机物、水和二氧化碳的特征吸收峰，分别选取　不同温度下ＸＰＳ的红外光谱图进一步分析其热降解　气相产物的可能组成。　可以看到，ＸＰＳ的热降解产物中主要为苯乙烯（２．６８　ａｉｒｎ）和苯乙烯的二聚物（１２．００、ｌ２．８３和２０．１０　ｍｉｒａ），在其热降解产物中还含有少量甲苯（２．Ｏ４　Ｆｉｇｕｒｅ　７为ＸＰＳ在不同温度下热降解对应的　红外光谱图，对比ＥＰＳ的ＴＧ－ＦＴＩＲ研究结果，可　以看到ＸＰＳ在不同温度下的ＦＴＩＲ谱图中对应的主　要有机物吸收峰（３０３０－３０８０、１５００－１６２０和９１０－　ｍｉｎ）、苯丙烯（３．３４　ｒａｉｎ）、１，３一二苯基丙烷（１１．２５　ａｉｒｎ）等含苯环物质，主要热降解产物及保留时间　与ＥＰＳ一致，也表明ＸＰＳ在受热时主要发生自身　的热降解．阻燃剂的存在基本不影响其热降解产物　及过程。　９８７　ｃｍ一１处）基本与ＥＰＳ一致，说明ＸＰＳ的热降　解产物基本与ＥＰＳ基本相同。从图中还可以看到，　２８０℃时ＸＰＳ在２９４０　ｃｍ一１处出现一小的吸收峰，　归属为甲基亚甲基的吸收峰，这应该是ＸＰＳ中阻燃　剂的热分解造成的。　●　Ｓ　｜埔　Ｉ鼻　冲　油　ｎ＿艟ｌ艄‘酎　Ｆｉｇｕｒｅ　８　Ｔｈｅ　ｐｙｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　ＸＰＳ　ｂｙ　ＴＧ—ＧＣ／ＭＳ　４结论　利用ＴＧ－ＦＴＩＲ和ＴＧ—ＧＣ／ＭＳ在线分析了　ＥＰＳ和ＸＰＳ热降解／裂解气相产物进行了分析，　Ｆｉｇｕｒｅ　５　ＴＧ　ａｎｄ　ＤＴＧ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ＸＰＳ　发现ＥＰＳ热降解气相产物主要为苯乙烯，苯乙烯的　氧化燃烧及高温反应会产生大量的多环芳香烃，这　可能是其产烟的主要原因。ＸＰＳ中阻燃剂的提前热　分解会影响其热降解过程，导致生成更多的多环芳　Ｆｉｇｕｒｅ　６　３１３　ＦＴＩＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｅｖｏｌｖｅｄ　ｇａｓｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ＴＧ－　ＦＴＩＲ　ｔｅｓｔ　ｏｆ×ＰＳ　香烃，导致其燃烧时生烟量更大，并且阻燃剂热分　解产生ＨＢｒ，增大了烟气中毒害气体含量。　中国阻燃２０１　７第２期　３５　Ｉ业界动态Ｉ　儿童乐园地毯未作阻燃处理乌苏消防临时　相协调。隐形纱窗不是真正意义上的“隐形”，只　查封　为全力做好人员密集场所夏季消防安全大检查　工作，确保场所人员生命财产安全，连日来，新疆　塔城地区乌苏市消防部门对辖区内人员密集场所、　公众聚集场所等进行了全面细致的检查。检查中，　乌苏市长征路一儿童乐园由于地毯未作阻燃处理，　被消防部门予以临时查封处理。　前期，乌苏市公安消防大队执法人员对乌苏市　家宝贝儿儿童乐园进行了消防监督抽查。检查中，　执法人员重点查看了该场所各项消防审批手续办理　情况、消防器材设施配置情况、电器线路敷设情况、　疏散通道畅通情况、工作人员消防“四个能力”掌　握情况等。　检查中，执法人员发现该场所楼梯及大厅铺设　的地毯未进行阻燃处理，违反了消防技术规范要求。　作为人员密集场所，对公共安全造成了严重威胁。　执法人员当即向严肃告诫儿童乐园负责人，在　发生火灾时，如此大面积未作阻燃处理的地毯将对　场所人员造成严重威胁，地毯一旦被引燃，楼梯和　大厅将瞬间陷入火海。同时，根据（（中华人民共和　国消防法　第五十四条和　消防监督检查规定　第　二十二条第一款第（四）项的规定，消防部门决定　对该场所予以临时查封处理。　接到处罚决定后，儿童乐园负责人后悔不迭，　表示将立即对火灾隐患进行整改，确保来往人员安　全。同时，今后将加强消防知识、法律法规的学习，　避免再为自己埋下火灾隐患。　安平永宏隐形窗纱防火阻燃不占空间　隐形纱窗是纱网能自动回卷的纱窗。主要是　通风防蚊用的。框架是紧附在窗框上，要用的时候　把纱网拉下来，不用的时候纱网会自动地回卷到网　盒里。不占空间，而且密封性强。与高档家居装修　３６中国阻燃２０１　７第２期　不过是所使用的纱网线经比传统的板式纱窗线经　细，透光度比传统纱窗高，安装后给人以似有似无　的感觉，冲击您的视线。为了使隐形纱窗达到它特　殊的效果所以他的生产材料必须具备很高的透明　度，抗拉强度。　永宏隐形窗纱，材质：玻璃纤维、ＰＶＣ。编织　及工艺：采用玻璃纤维单丝涂塑工艺，平织，加热，　定型而成。特点：使用寿命长，造型美观、结构严谨。　整个窗纱采用玻璃纤维单丝涂塑平织纱制成，其余　的材料全部采用ＰＶＣ塑料一次压制完成，分体装　配，解决了传统纱窗与窗框之间缝隙太大，封闭不　严的问题，使用起来安全美观且密封效果好。适用　范围广，无毒无味。纱网选用玻璃纤维丝，防火阻　燃。具有防静电功能，不沾灰、透气良好。透光　性能好，自动滤光防紫外线照射。抗老化，使用寿　命长，绿色环保。用途：用于高档写字楼，住宅及　各种建筑，畜牧场，果园等，是昆虫，蚊蝇最好的　防护产品。网孔：１４ｘ１４目，１６ｘ１６目，１８ｘ１６目。　宽度：０．６－２．７米。　明德水点纹地垫——一款真正阻燃的地垫！　市场上的地垫有很多种，也有很多品牌，如果　妈妈们不精心挑选的话，就会带来很多的问题。另　外地垫是要和宝宝皮肤经常接触的，所以挑选的时　候要更加谨慎，那如何来选择地垫，选择什么品牌　的地垫呢？　优点一：阻燃安全。明德水点纹地垫采用高新　技术，拥有较强的阻燃功能，地垫不易被点燃，并　且特殊的材质，使得地垫在离开火源时，地垫上的　火苗能迅速熄灭，使用更加安全。优点二：抗菌、　无毒无异味。采用全新进口材质，无毒无异味，精　选材质具有较强的抗菌功能，有效抑制细菌滋生，　Ｉ业界动态Ｉ　宝宝皮肤接触地垫更加放心！优点三：防滑美观。　地垫双面精美水点纹设计，大方美观双面纹路，加　倍防滑，宝宝在地垫上玩耍更为放心！优点四：易　清理。水点纹地垫不吸水，地垫上的脏物只需用湿　抹布擦拭即可，清理过的地垫，只需放在通风地方卜２　平台为商家及时解决经营过程中碰到的难题，线　上线下同时经营模式更是缓解了商家的经营压力，　减轻了负担，还进一步扩展了生意，更不用说总　部贴心的物资帮助，很是让商家节省了大笔费用　和大量精力，让商家毫无压力的轻轻松松经营，　天就可以继续使用咯，方便便捷！　选择欧亿优品做财富掌门人　现如今，提到家装建材行业，人们往往会想到　如今备受好评，赢得无数消费者青睐的，被认为　最具代表性的现代家装品牌，欧亿优品。这个自　推出以来便好评如潮的品牌如今更是成为了商家　创业加盟的理想选择，有产品，有扶持，有宣传，　更有人气，这样的欧亿优品，就是打开财富宝库　的大门。　一直以来，欧亿优品所推出的产品都是极具市　场优势的，与传统产品相比，欧亿优品更是具有　健康安全，绿色环保，防火阻燃，防水防霉，隔　音保温，方便快捷等多重优势，精致的做工，流　畅的线条，奇妙的组合与搭配，精巧搭配，让家　装整体呈现出大气唯美，精致细腻之感，美仑美　奂，给你一个最理想的家。拥有如此出色的产品，　欧亿优品的经销商一定是大赚特赚，然而，可能　会有商家对此产生疑惑，这么出色的欧亿优品，　如果大家都想投资该怎么办？为了维护市场秩序，　更是为了保障商家的个人利益，欧亿优品特别推　出了区域保障政策，规定一定范围内只能有一家　欧亿优品，这样的保护措施让商家能够安心的招　徕生意，尽情享受当地市场带来的喜人利润，自　己掌握好生意，还不用担心别人抢生意，欧亿优　品如此贴心，你还在犹豫什么？　不仅在区域保护上表现出色，欧亿优品更是为　商家提供了多种其他方面的帮助扶持，线上学习　收获理想的经济效益。只有约２％的建筑外墙以岩　棉保温，市场潜力巨大。　新型面料提高阻燃性　近日，一款由提供层层防护的阻燃纤维织就的　新型面料，因能为消防员提供全方位防护而受到广　泛关注。这款名为兰精ＦＲ纤维的面料由兰精纤维（上　海）有限公司（下称“兰精纤维”）研发生产，每　一层防护服都有不同的面料设计理念，可以根据实　际应用需求用于消防服装，并提供量身定制的方案。　兰精ＦＲ是市场上唯一采用莫代尔工艺生产的　阻燃纤维，纤维强力高，阻燃介质能被永久地植于　纤维内部。而传统的阻燃纤维基于粘胶工艺，在混　入具有防护效果的介质时纤维强度会降低。测试结　果证明，兰精ＦＲ纤维性能超群，与目前市面上的　普通防护服装相比，采用兰精ＦＲ纤维制造的防护　服可以减少高达３０％的二度和三度烧伤，更可减少　甚至杜绝织物龟裂失去防护功能的情况发生。生理　测试显示，兰精ＦＲ纤维在各层织物中的防护功能　更为有效。当接受测试的人员穿上既阻燃又透气的　防护服时，就可达到最佳状态。　兰精纤维相关负责人介绍，与普通防护纤维不　同，ＦＲ纤维不会熔化或融滴，没有阴燃，如果发　生火灾，它的毒性率和烟气密度较低。特别适合与　羊毛混纺，不用添加损害生态环境的阻燃剂，两种　材料互为补充，相辅相成，制成面料既不褪色也不　起毛球，耐用而舒适，适用于多种交通工具和多种　公共场所，无论是海运、铁路、航空或地铁，还是　电影院和剧院，都能兼顾安全和舒适。　中国阻燃２０１７第２期　３７