[发明专利]泡沫炭层表观强度的表征方法

说明书

技术领域

本发明涉及膨胀型阻燃材料，特别涉及一种膨胀型阻燃材料的泡沫炭层表观强度的表征方法。

背景技术

材料是现代科学和社会发展的支柱，而高分子材料更是具有许多其他材料不可比拟的性能。但是无论天然高分子材料，还是人工合成高分子材料，大多数都属于易燃、可燃材料，一旦燃烧，燃烧速度快，不易熄灭。近十几年来世界上发生的火灾，相当一部分因高分子材料而起。而将高分子材料阻燃改性正是预防火灾发生、延缓火灾蔓延、减少火灾损失的重要措施之一。

进入21世纪以来，全球对阻燃产品的要求越来越严，其相关标准和法规也越来越丰富和完善，尤其是对阻燃剂高效、低毒、少烟的追求，人们对无卤阻燃的研究日益重视。为了迎合当今保护生态环境的时代要求，膨胀型阻燃剂因其独特的阻燃机制，低烟、低毒、添加量相对其他无卤阻燃剂低等优点，成为了各种阻燃树脂研究的重点。

膨胀型阻燃技术起源于20世纪30年代，Tramm于1938年提出的第一篇关于膨胀型防火涂料的专利(US，2106938)，该防火型涂料由磷酸氢二铵、双氰胺、甲醛树脂组成。膨胀型阻燃剂能在聚合物燃烧过程中产生气体和炭层，而气体能够吹胀炭层，炭层冷却后包覆聚合物，阻止氧气进入从而中断燃烧。其中炭层有的来自于基体树脂的分解(炭化的残留物和烟的固定)，有的来自于阻燃剂的分解(酸源受热分解，并催化炭源形成炭层)。可以看到，在膨胀型阻燃体系中，炭层至关重要。

目前国内外学者对膨胀阻燃体系研究比较广泛，并且许多文献都报道了炭层的优劣对阻燃性能有较大的影响[1-5]。如J.E.J.Stags提出过炭层强度取决于其多孔结构；Cevdet Kaynak等研究了纳米蒙脱土对环氧树脂炭层结构的影响，以及其对阻隔氧气的联系；Fabienne Samyn等讨论了聚合物纳米复合材料其纳米形态对炭层结构与阻燃的影响；Takashi Kashiwagi等在解释阻燃性能变化时关注到了炭层产生的裂纹；Zhenyu Wang等提出了添加剂使炭层产生的互穿网络结构其更小的孔径和更厚的孔层能改善阻燃性能。因此，对泡沫炭层性质的表征变得越来越重要。

但是由于膨胀型阻燃材料形成的炭层质地是无定形的，形状是不规则的，呈泡沫状且极易破碎，因而始终没有较好的手段来表征炭层优劣。有文献虽然在其研究中进行了炭层强度的表征，但所用压力法存在诸多缺陷[6]，如炭层形状多变，局部会应力集中导致炭层破碎，与下压装置接触面不一，质量难以控制等问题，导致压力测量结果偶然性大，重复性差，用其测量结果来讨论问题显然有待商榷。

参考文献

                                                                                   

[1]J.E.J.Staggs.Heat and mass transport in developing chars[J].Polymer Degradation and Stability.2003，82：297-307

[2]Cevdet Kaynak，etal.Mechanical properties，flammability and char morphology of epoxy resin/montmorillonite nanocomposites[J].Applied Clay Science.2009，46：319-324

[3]Fabienne Samyn，etal.Fire retardancy of polymer clay nanocomposites：Is there an influence of the nanomorphology？[J].Polymer Degradation and Stability.2008.93：2019-2024

[4]Takashi Kashiwagi，etal.Enhancement of char formation of polymer nanocomposites using a catalyst[J].Polymer Degradation and Stability.2009，94：2028-2035