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1 绪论1

1.1 研究阻燃和抑烟的重要性1

1.1.1 聚合物阻燃和抑烟的重要性1

1.1.2 聚氯乙烯抑烟和阻燃的重要性2

1.2 聚合物燃烧和阻燃抑烟的行为3

1.2.1 聚合物的燃烧过程3

1.2.2 聚合物阻燃和抑烟的作用机理6

1.3 聚氯乙烯的结构、热降解和热稳定性10

1.3.1 聚氯乙烯的结构特征和合成10

1.3.2 聚氯乙烯的热降解行为12

1.4 聚氯乙烯抑烟机理的研究进展15

1.4.1 聚氯乙烯抑烟的共性特征15

1.4.2 路易斯酸机理(Lewis acid mechanism)16

1.4.3 还原偶合机理(Reductive coupling mechanism)17

1.5.2 抑烟剂的实际应用进展20

1.5.1 专利文献报道20

1.5 聚氯乙烯抑烟剂的应用研究进展20

1.6 研究与表征方法概述21

1.6.1 热降解和热裂解方面的研究方法21

1.6.2 阻燃表征方法22

1.6.3 烟的测定方法22

1.6.4 锥形量热仪测定法22

1.7 聚氯乙烯抑烟阻燃研究的热点问题22

1.7.1 机理研究的热点问题22

1.7.2 应用研究的热点问题23

2 用热重分析(TGA)法对PVC热降解行为的研究24

2.1 概述24

2.2 热重分析(TGA)仪的原理和构造25

2.2.1 热重分析仪的基本原理和构造25

2.4 热降解和成炭行为的TGA研究28

2.3.2 TGA实验条件28

2.3 TGA实验28

2.3.1 TGA实验样品的制备28

2.2.2 影响热重曲线的因素28

2.4.1 纯PVC的热降解29

2.4.2 MoO3的催化作用31

2.4.3 铜类化合物的催化作用34

2.4.4 铁类化合物的催化作用39

2.4.5 协同体系的催化作用43

3 用NBS烟箱对PVC烟释放量的研究48

3.1 概述48

3.2 测烟的基本原理和方法49

3.2.1 测烟的基本原理49

3.2.2 测定方法49

3.3 单一过渡金属化合物对聚氯乙烯的抑烟作用52

3.3.1 铜类化合物对聚氯乙烯的抑烟作用52

3.3.2 钼类化合物对聚氯乙烯的抑烟作用54

3.3.3 铁类化合物对聚氯乙烯的抑烟作用55

3.3.4 锌类化合物对聚氯乙烯的抑烟作用57

3.3.5 镍类化合物对聚氯乙烯的抑烟作用57

3.3.6 过渡金属化合物对聚氯乙烯抑烟作用的相对比较59

3.4 复合体系对聚氯乙烯的协同抑烟作用60

3.4.1 铜/钼体系对聚氯乙烯的协同抑烟作用60

3.4.2 镍/铁体系对聚氯乙烯的协同抑烟作用62

3.4.3 铁/钼体系对聚氯乙烯的协同抑烟作用63

3.4.4 锡/钼体系对聚氯乙烯的协同抑烟作用64

3.5 含增塑剂聚氯乙烯体系的阻燃和抑烟64

3.5.1 邻苯二甲酸酯类增塑剂对聚氯乙烯的影响65

3.5.2 磷酸酯/DOP增塑的聚氯乙烯体系的阻燃和抑烟69

4 过渡金属化合物对PVC的抑烟机理72

4.1 概述72

4.2.2 裂解-气相色谱-质谱联用的基本原理73

4.3 聚氯乙烯的热裂解73

4.2.1 实验方法73

4.2 实验方法和原理73

4.4 过渡金属化合物对PVC热裂解的影响81

4.5 用PVC的模型化合物研究过渡金属化合物的作用83

4.6 过渡金属化合物对PVC的抑烟机理85

4.6.1 聚氯乙烯热降解模型85

4.6.2 聚氯乙烯热降解机理87

4.6.3 过渡金属化合物对聚氯乙烯在分子水平的交联作用92

5 用锥形量热仪对PVC阻燃抑烟行为的研究99

5.1 概述99

5.2 锥形量热仪原理及其参数100

5.2.1 锥形量热仪基本结构100

5.2.2 锥形量热仪基本原理102

5.2.3 燃烧参数及意义104

5.2.4 影响燃烧参数测量结果的因素106

5.3 锥形量热仪实验的样品制备107

5.4 锥形量热仪的实验条件108

5.5 热辐射功率对硬质PVC燃烧行为的影响108

5.5.1 热辐射功率对硬质PVC热释放的影响108

5.5.2 热辐射功率对硬质PVC烟释放的影响111

5.5.3 热辐射功率对硬质PVC热降解和热裂解的影响112

5.6 单一过渡金属化合物对PVC燃烧行为的影响115

5.6.1 过渡金属化合物对PVC热降解和热裂解的影响115

5.6.2 过渡金属化合物对PVC的阻燃作用125

5.6.3 过渡金属化合物对PVC的抑烟作用135

5.7 过渡金属化合物协同体系对PVC燃烧行为的影响151

5.7.1 协同体系对PVC热降解和热裂解行为的影响151

5.7.2 协同体系对PVC的阻燃作用154

5.7.3 协同体系对PVC的抑烟作用159

5.8 锥形量热仪对PVC阴燃行为的研究166

5.8.1 在阴燃模式下PVC的热降解和热裂解行为166

5.8.2 在阴燃模式下PVC的烟释放行为166

5.9.1 对PVC阴燃热降解和热裂解行为的影响168

5.9 过渡金属氧化物对PVC阴燃行为的影响168

5.9.2 对PVC阴燃烟释放行为的影响171

5.10 加工助剂对PVC/过渡金属氧化物体系抑烟阻燃的影响175

5.10.1 加工助剂的种类和作用176

5.10.2 丙烯酸酯类加工助剂对PVC阻燃抑烟的影响176

5.10.3 氯化聚乙烯对PVC阻燃抑烟的影响182

5.10.4 聚氯乙烯-MC100对PVC阻燃抑烟的影响185

5.11 对PVC和PVC/过渡金属氧化物燃烧安全性的评价188

5.11.1 锥形量热仪评价材料安全性的现状188

5.11.2 过渡金属氧化物对PVC热灾害的影响191

5.11.3 过渡金属氧化物对PVC烟灾害的影响198

5.11.4 过渡金属氧化物对烟参数(SP)的影响203

6 用光电子能谱对PVC热降解成炭过程的研究205

6.1 概述205

6.2 XPS技术的原理及应用206

6.2.1 XPS的基本原理和特点206

6.2.2 XPS中的定量分析207

6.2.3 XPS在聚合物阻燃中的应用208

6.3 XPS实验210

6.3.1 XPS样品制备210

6.3.2 XPS实验条件211

6.4 XPS对HCl消去反应的研究211

6.4.1 不同温度下Cls谱峰的相对变化211

6.4.2 不同温度下Cl2p谱峰强度的变化213

6.4.3 过渡金属化合物使PVC脱氯化氢的机理222

6.5.1 单一过渡金属氧化物(化合物)对PVC交联过程的影响223

6.5 交联过程的XPS研究223

6.5.2 Cu2O/MoO3体系对PVC协同交联过程的影响231

6.6 成炭过程的XPS表征(TGRL)233

6.6.1 TGRL的研究和确定233

6.6.2 Cu2O/MoO3体系对TGRL的影响249

6.6.3 成炭量与TGRL之间的关系251

6.7 过渡金属化合物和PVC分子交联机理的分析253

参考文献257