含金屬離子纖維素衍生物的本質(zhì)阻燃性能研究.pdf

1、纖維素作為地球上含量最豐富的天然高分子材料,具有可再生、可生物降解的優(yōu)點,但是由于纖維素的易燃性,限制了其在很多領(lǐng)域的應用。含有金屬離子的羧甲基纖維素是纖維素最主要的衍生物之一,通過研究其本質(zhì)阻燃特性與機理,能夠為纖維素等多糖材料的阻燃改性提供借鑒。
　　 本文利用熱重-紅外聯(lián)用、X射線衍射、極限氧指數(shù)、錐形量熱、裂解.氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用等測試分析方法,對纖維素、羧甲基纖維素酸、羧甲基纖維素鈉和羧甲基纖維素鈣等四種材料的燃燒特性

2、和阻燃機理進行了研究。
　　 通過熱重-紅外聯(lián)用技術(shù)對四種材料的熱穩(wěn)定性和熱解氣體產(chǎn)物進行了研究。熱重結(jié)果表明,鈉離子和鈣離子的存在,使羧甲基纖維素的殘留量大大增加,并且能夠催化纖維素分子鏈熱解時在凝聚相形成更多、更穩(wěn)定的降解產(chǎn)物。紅外光譜和熱降解氣體量的變化曲線,說明金屬離子對分子鏈熱裂解有催化作用,能夠抑制左旋葡聚糖的產(chǎn)生。而殘渣的XRD分析表明燃燒后金屬離子以碳酸鹽的形式存在于殘渣中。
　　 用錐形量熱儀和極限氧指

3、數(shù)對樣品的燃燒和阻燃性能進行了表征,結(jié)果表明,羧甲基纖維素鈉和羧甲基纖維素鈣具有本質(zhì)阻燃特性,而纖維素和羧甲基纖維素酸是易燃材料。金屬離子對羧甲基纖維素具有阻燃作用,且主要是凝聚相阻燃機理。
　　 通過對材料燃燒殘渣的掃描電鏡照片的分析發(fā)現(xiàn),羧甲基纖維素鈉在燃燒過程中形成的碳酸鈉和殘渣構(gòu)成了多孔的膨脹碳層,而羧甲基纖維素鈣燃燒時生成的碳酸鈣和殘渣則構(gòu)成了一種致密阻隔層,兩種結(jié)構(gòu)都能夠提高材料的阻燃性能。
　　 對燃燒前后

4、四種材料的紅外光譜的分析結(jié)果表明,金屬離子的存在導致羧甲基纖維素鈉和羧甲基纖維素鈣在燃燒時官能團的變化與纖維素和羧甲基纖維素酸有很大的不同,殘留物結(jié)構(gòu)有很大變化。并且羧甲基纖維素鈉和羧甲基纖維素鈣燃燒后分別形成了碳酸鈉和碳酸鈣。
　　 通過裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用,對四種材料的裂解產(chǎn)物進行了分析、研究,提出金屬離子能夠催化纖維素分子鏈裂解,改變了分子鏈熱解歷程,減少可燃物的生成,促進成炭。羧甲基纖維素納和羧甲基纖維素鈣的本質(zhì)阻燃