基于热分析的阻燃沥青阻燃机理

摘要

为了研究阻燃沥青的阻燃机理,采用综合热分析法,对基质沥青、单体阻燃剂、复合阻燃剂及其制备的阻燃沥青和温拌阻燃沥青进行了测试.试验所用的3种单体阻燃剂分别为十溴二苯乙烷(DBDPE)、三氧化二锑(Sb2O3)、氢氧化铝(ATH),复合阻燃剂为自制的DBDPE-Sb2O3型和DBDPE-Sb2O3-ATH型2种阻燃剂,阻燃沥青是采用高速剪切机搅拌各类阻燃剂和基质沥青制备得到,温拌阻燃沥青是在复合阻燃沥青中掺入Sasobit温拌剂制成.通过对比分析各类材料试样的热重(TG)、微商热重(DTG)、差热(DTA)等热分析曲线,提出在沥青中掺入阻燃剂和温拌剂的阻燃机理.研究结果表明:DBDPE以气相阻燃机理为主,兼具凝聚相阻燃作用,主要是通过燃烧产生的溴化氢(HBr)气体消耗沥青反应热解的自由基,从而抑制沥青的燃烧过程;Sb2O3在600℃左右升华吸热并分解形成蒸汽,形成毯子效应,发挥一定的气相阻燃作用,因此与DBDPE具有良好的协效阻燃效果,卤-锑复合阻燃沥青的放热曲线斜率较基质沥青有显著降低;ATH主要为吸热阻燃机理,燃烧生成的Al2O3具有一定的凝聚相阻燃效果与抑烟作用,阻燃效果在低掺量(掺量小于8％,质量分数,下同)条件下并不明显,但可有效扩大DBDPE-Sb2O3复合体系的阻燃温度范围和促进沥青的成炭反应,因此DBDPE-Sb2O3-ATH复合阻燃沥青的初始分解温度虽与基质沥青相当,但终止分解温度提高了约100℃,并具有16.5％的残炭率,阻燃效果良好;Sasobit温拌剂掺入后会抑制沥青的成炭反应,对DBDPE-Sb2O3-ATH复合阻燃剂的阻燃效果有不利影响.