建筑膜材PVC涂层ZHS/Sb2O3协同阻燃性能研究

摘要

PVC膜材涂层材料是以高强织物例如玻璃纤维等为骨架，表层涂覆聚氯乙烯涂层材料，面层以聚四氟乙烯薄膜覆盖的新一代复合材料，具有成本低廉、韧性好、易加工等优点，因而被广泛使用。在PVC膜材涂层材料加工过程中，加入的多种助剂会导致其阻燃性能变差，另外，在长期的户外使用过程中，PVC膜材的性能会随着光、热、水等的作用发生老化，包括阻燃性能，所以需要添加阻燃剂来改善其阻燃性能及稳定性，满足建筑材料防火等级要求。因此，有必要对PVC膜材涂层材料的阻燃性能进行研究。
　　本课题选用环保阻燃剂羟基锡酸锌（ZHS）添加到PVC膜材涂层材料中，研究其阻燃性能，并将其与三氧化二锑（Sb2O3）复配阻燃PVC膜材涂层材料，得到综合性能比较好的阻燃配方，再将添加阻燃剂的PVC膜材涂层材料进行光氧老化人工加速老化试验，探讨了光氧老化对材料阻燃性能的影响。
　　首先，采用化学沉淀法，以氢氧化钾为沉淀剂，制备了羟基锡酸锌(ZHS)。利用 X射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和场发射扫描电镜（FE-SEM）对制备的样品进行了研究，其结果显示制备的样品为边长1微米左右的立方体ZHS。将制备的ZHS添加到PVC膜材涂层材料中，通过极限氧指数法（LOI）、热重分析（TG）以及扫描电镜（SEM）的方法来表征PVC涂层材料的阻燃性能。结果表明，6％的ZHS添加量即可使PVC膜材涂层的LOI达到27.8％。
　　其次，将不同配比，不同份数的ZHS和Sb2O3及其他助剂添加到PVC糊料中制备了具有阻燃作用的PVC膜材复合涂层材料，通过极限氧指数、热重分析、扫描电镜炭渣形貌的表征方法，探讨了ZHS与Sb2O3对PVC的阻燃消烟作用。结果表明，PVC/ZHS复合涂层材料的残炭量高于PVC/Sb2O3复合涂层材料；10份ZHS的用量可使PVC涂层材料的极限氧指数(LOI)达到29.2％，而10份 ZHS/ Sb2O3（1:1）可使PVC涂层材料的LOI达到30.5％，即ZHS和Sb2O3对PVC涂料存在协同阻燃效应，有利于降低Sb2O3的使用量。
　　最后，采用紫外灯加速老化未添加阻燃剂和添加阻燃剂的PVC膜材涂层材料，讨论了光氧老化对PVC膜材复合涂层阻燃性能的影响，利用LOI、FTIR-AIR、TG和表面元素能谱（EDS）泛黄指数等分析方法对样品的阻燃性能进行了研究。其结果显示，PVC膜材复合涂层的极限氧指数值LOI在光氧老化的初始阶段呈稳定上升的趋势，随着光氧老化时间的增加一定时间后趋于稳定下降；添加阻燃剂可改善PVC复合涂层的光氧老化热稳定性；光氧老化过程中PVC复合涂层表面发生脱HCl反应Cl元素减少，发生自动氧化反应氧元素增加；光氧老化过程中PVC会发生脱HCl反应生成共轭多烯结构，是PVC涂层材料表面颜色发生变化，随着光氧老化时间的增加会使材料外观形貌会逐渐受损，因此对其外观形貌保持的研究对外观有要求的建筑具有重要意义。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 PVC膜材涂层材料的燃烧及阻燃抑烟机理

1.3 阻燃剂研究现状

1.4 PVC膜材涂层材料阻燃性能的表征方法

1.5 PVC膜材涂层材料的老化研究

1.6本课题的研究目的、意义及主要内容

第2章 ZHS的制备及在PVC膜材涂层中的阻燃应用

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果和讨论

2.4 本章小结

第3章 无机阻燃剂ZHS/Sb2O3复配阻燃PVC膜材涂层的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果和讨论

3.4 本章小结

第4章 光氧老化对PVC膜材涂层阻燃性能影响研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果和讨论

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢