微囊化C-N-P/无机玻化微珠阻燃保温复合材料的制备及协效作用机理研究

Using in-situ-polymerization method, C-N-P expansion type flame retardant is prepared with MF PER and APP and then its dynamic analysis model is established to study the combustion kinetics C-N-P retardant. The pyrolysis activation energy and carbon layer structure changing are studied, and also the nucleation process of the flame retardant is analyzed, as a result of which the association effect mechanism of C-N-P flame retardant is revealed. The effect of different coupling agent on the surface states is discussed, to make it clear how the coupling agent works to improve the compatibility between the Inorganic glass beads and organics. The C-N-P flame retardant and the surface –treated are used to prepared flame retardant insulation composites for building, with the association effect mechanism of flame retardant and thermal insulation discussed, and the combustion kinetics explored by simulating solar thermal test and burning test.

项目通过原位聚合方法，依据热力学匹配和质量匹配规律，利用三聚氰胺-甲醛（MF）树脂对季戊四醇（PER)、聚磷酸铵（APP）进行微囊化包覆，制成C-N-P包覆膨胀型阻燃剂；通过建立动力学分析模型，探索包覆膨胀性阻燃剂的燃烧动力学；通过不同阶段热解活化能和炭层结构变化的研究，深入了解微囊化膨胀型阻燃剂的降解过程，从而揭示C-N-P协效阻燃机理。项目通过对无机玻化微珠进行表面改性，研究不同偶联剂对无机玻化微珠表面改性的作用效果，探讨偶联剂对改善无机玻化微珠与有机相的相容性作用机理。利用微囊化C-N-P膨胀型阻燃剂复配表面处理过的无机玻化微珠制备适合建筑外保温的保温阻燃复合材料；通过模拟燃烧及模拟太阳生热试验探讨复合材料的协效阻燃及协效保温机理，并探索外保温材料发生火灾时的燃烧动力学规律。

项目基于国内近几年发生的几次影响较大的火灾发生原因是由于建筑外墙保温材料燃烧引起的这一现状，研究了微囊化阻燃剂的制备及建筑外墙保温材料的保温与阻燃的协效作用。. 本项目通过研究微囊化C-N-P阻燃剂“酸源、炭源、气源”的热力学匹配和质量匹配理论及其核-壳结构与性能关系，得出各组分在受热情况下,发生氧化、分解等化学变化时的质量和热焓变化规律，及微囊化C-N-P膨胀阻燃剂的核-壳结构与性能关系；通过研究不同阶段热解活化能和炭层结构变化，解释了微囊化膨胀型阻燃剂的降解过程；通过动力模型数据计算出其燃烧降级机理；通过微囊化阻燃剂及无机玻化微珠进行复配制备了复合阻燃保温材料，研究了偶联剂对无机玻化微珠与有机相的偶联作用；通过锥形量热仪模拟燃烧下的环境得出协效阻燃与协效保温作用机理。. 本项目通过C-N-P膨胀型阻燃材料的微囊化机理研究及燃烧动力学研究，探索C-N-P膨胀型阻燃剂微囊化的规律及协效阻燃机理，用于指导适于保温系统阻燃材料的合成；通过C-N-P膨胀型阻燃材料/无机玻化微珠的复配研究，探索复配材料协效作用机理，为发展有机/无机复配阻燃保温建筑材料提供协效保温阻燃理论基础。