聚合物基建筑保温材料火灾烟气的物理化学特征及其成因

本项目在传统材料学研究的基础上结合化学分析、燃烧学研究的方法，研究聚氨酯、聚苯乙烯建筑保温材料在燃烧过程中的凝聚相结构多尺度演变规律，火灾烟气的排放浓度；研究聚氨酯保温材料热解气体产物生成的动力学过程。建立聚氨酯、聚苯乙烯建筑保温材料组成结构-燃烧过程中凝聚相结构-热解气体产物组成及生成过程之间的本质联系，提出了聚氨酯、聚苯乙烯等建筑保温材料的热降解和生烟机理。主要工作表现在以下几个方面：. 1、研究了磷酸三甲苯酯（TCP）阻燃聚氨酯保温材料（PUFM）的燃烧性能和热降解行为。揭示了TCP是通过促进成炭而达到阻燃和抑烟作用的。TCP能够抑制羰基化合物、芳香族化合物等易成为烟前驱体产物的生成，减少含有-NCO官能团的有毒气体的生成，并且增加不燃气体CO2的生成。. 2、研究了系列铁系物与聚磷酸铵（APP）对聚氨酯（PU）的协同阻燃和抑烟作用，重点研究了铁黄（FeOOH）、还原铁粉（Fe）、铁红（Fe2O3）、二茂铁等四种铁系化合物对APP阻燃PU复合材料的燃烧和生烟过程的影响规律，并探讨了其作用原理。结果表明FeOOH等铁系抑烟剂对TPU材料的抑烟和阻燃作用明显，添加3.75%的FeOOH和16.25%的APP使PU材料的光通量值从18.7%提升至88.6%；添加2.5%的铁粉及17.5%的APP使PU材料的TSR值从1033.5 m2/m2降低至553.4 m2/m2；添加2.5%的Fe2O3和17.5%的APP使PU材料的PHRR值降低了95.6%。SEM结果表明炭渣结构及炭层的致密程度与材料的热释放及烟释放息息相关，铁系抑烟剂对致密炭层的形成有促进作用，并增强了炭层的结构。. 3、研究了空心微珠和气相白炭黑对APP阻燃PU复合材料燃烧和生烟过程的影响规律，并阐明了其作用机制。空心微珠和气相白炭黑对PU材料的协同抑烟和阻燃作用亦非常明显。当空心微珠添加量从0.625%提高到2.5%，PU材料的光通量值从38.7%提高到了75.4%。而气相白炭黑的添加使PU材料的光通量值达到90%以上。SEM结果表明空心微珠和气相白炭黑均改善了炭层结构。. 本项目已发表学术研究论文17篇，其中SCI论文14篇和1篇国际会议论文，参加国际会议1次和国内会议3次，申请中国专利9件，培养硕士研究生4名。