阻燃聚丙烯(PP)的实验研究

阻燃聚丙烯（PP）的实验研究

【摘要】利用锥形量热仪（CONE）先进的仪器所获得的实验参数，研究了溴系阻燃剂在聚丙烯（PP）中的阻燃效果以及两种溴系阻燃剂阻燃效果的比较。实验结果显示，阻燃剂十溴二苯乙烷与十溴二苯醚的加入可降低PP的热释放速率，降低基材在升温过程中的放热量，延缓PP的点燃时间，使基材具有良好的阻燃性。十溴二苯乙烷作为十溴二苯醚的代替品具有较好的优越性。

【关键词】聚丙烯（PP）、锥形量热仪（CONE），溴系阻燃剂

1 前 言：

1.1 聚合物的用途

近年来,世界上聚合物新材料不断涌现,热塑性弹性体已构

成一个新的“工业原料体系”,被人称为“第三代橡胶”。聚丙烯(PP) 热塑性弹性体具有优异的耐候性、耐臭氧、耐紫外线及良好的高温性能、电性能、冲击性能,其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下,同时其不须硫化即可加工成型,可以用标准的热塑性塑料的加工设备进行加工,具有加工简便、可连续生产、加工成本低、边角余料可回收使用等优点。其消费市场主要是汽车工业,在电线电缆、特种胶管、工业部件、聚合物改性、家电、合成纸业、机械配件等方面也都获得了广泛的应用,其领域正在逐步拓宽,用量逐年增加。同时聚丙烯（PP）是全球产量最大的树脂之一，它们被广泛应用于包装、纺织品、建材、汽车、电子、电器、办公室用品等很多行业。特别近年来，PP已经渗透到很多新的应用领域。新的催化剂、改性填料和新的混配工艺使PP刚性、韧性、耐热性、光洁度等得以改善，这使得PP已在以前为ABS、热塑性聚氨酯和玻璃纤维增强塑料所占据的领域争得一

席之地。

1.2 聚丙烯的火灾危险性及阻燃处理必要性

对聚合物及其复合材料而言,只要其有机树脂的含量(重量)超过50%,一旦暴露于着火环境,就不可避免的产生火灾隐患。就典型的受限空间的火灾来说,聚合物及其复合材料引起的火灾安全问题生火灾主要包括如下几个方面:(1)助火成灾。聚合物受热熔融、分解放出可燃气体及其燃烧放出的热量,将促进室内火灾的发展,缩短轰燃(flashover)出现的时间。轰燃的过早出现,将给人员疏散和灭火救援造成巨大的威胁，给人民的生命财产造成巨大的损失。(2)聚合物的燃烧产物(如CO,HCl,HBr,HCN等)大部分具有很高的毒性。据调查火灾中有毒烟气窒息死亡已经成为人员在火灾中死亡的主要原因。(3)作为结构材料的聚合物及其复合材料,在火灾中受到强烈辐射时,有机树脂会熔融、分解,致使材料的结构强度急剧下降,进而导致构件垮塌失效。(4)不少复合材料具有很高的热容,在火灾中会贮存大量热能,当火灾以常规方法扑灭之后,这些热量可能会使熄灭的火灾复燃。所以说聚合物的火灾危险性很大，在室内装修上受到种种限制，这就决定了聚合物的阻燃成为必然。如何对材料的阻燃性能进行客观、准确的评估关系到防火设计、消防审核、技术监督等消防安全体系的合理性、科学性及规范性，近几年受到人们广泛的关注。聚丙烯同大多数高分子材料一样，属于易燃材料，它的极限氧指数(LOI)只要18.5。聚丙烯的燃烧为无烟型，不留炭渣，且伴随有熔滴和

延流起火现象，所以用于聚丙烯的阻燃剂不仅要求能熄灭燃烧的聚丙烯本体，而且能阻止延流起火。

1.3 聚丙烯常用阻燃剂及阻燃原理

目前，用于聚丙烯阻燃的阻燃剂主要有含磷化合物、含卤化合物及无机化合物三大类。含卤化合物阻燃剂绝大部分是溴化合物，由于C-Br键的键能较低，大部分卤系阻燃剂在200～300℃下分解，因此溴系阻燃剂效率高，材料中所需阻燃剂用量较低，从而不致过多恶化基材的物理机械性能及电器性能。所以阻燃剂的适用范围很广，目前大量用于多种塑料、橡胶、纤维及涂料。聚丙烯（PP）与通常高聚物一样，其燃烧过程包括加热、分解、氧化和着火燃烧等阶段。在上述四个过程中所产生的自由基活性非常大，在不从外界获得能量的情况下，就能与外界分子相结合，并生成新的自由基，如此连续反应持续不断，使全部反应连锁的反应地进行，这就是燃烧过程中连锁反应。有机卤化物加入到聚合物里，便能有效地抑制它地火焰，有机卤素阻燃剂的阻燃主要是在气相中发挥作用，其效应包含物理抑制和化学抑制两个方面。一方面由于卤化物受热分解产生卤化氢气体本身是不燃气体，有稀释氧气浓度的效应。它覆盖在聚丙烯（PP）的表面可以隔绝空气和热，起到一定的“覆盖”效应，这便是物理抑制。另一方面最重要的是，燃烧过程中产生的卤素能清除燃烧反应中自由基，抑制聚丙烯（PP）燃烧的连锁反应，使燃烧终止。在这次实验中我们用锥形量热仪(CONE Calorimeter)分析比较在PP中

加入十溴二苯乙烷与十溴二苯醚后的阻燃效果。十溴二苯醚是目前使用最广泛、产量最大的重要溴系阻燃剂，也是有机阻燃剂中的佼佼者。它具有极优异的热稳定性，极高的溴含量和纯度，且制造工艺简便，价格较低，所以受到普遍的青睐。由于十溴二苯醚之争，迫使国内外阻燃研究领域的科研人员寻找它的代替品。美国雅宝公司首先推出的十溴二苯乙烷且生产工艺已日趋完善。十溴二苯乙烷和十溴二苯醚的分子量和含溴量相当，然而十溴二苯乙烷的耐热性、耐光性以及不易渗析特点都优于十溴二苯醚，最可贵的是其阻燃的塑料可以回收使用，此外它的使用不会产生议论纷纷的多溴代二噁碤的问题,为绿色环保产品。由于溴系阻燃剂的阻燃效率高、价格适中、性价比高、品种多、适用范围广、且溴的来源充足，在阻燃领域中占举足轻重的地位，人们一直没有放松研制新型溴系阻燃剂的努力，所以我们对溴系阻燃剂的研究是非常具有现实意义的。我写这篇论文的目的就是通过锥形量热仪对十溴二苯乙烷、十溴二苯醚两种阻燃剂阻燃性能进行研究，为验证十溴二苯乙烷作为十溴二苯醚代替品的合理性提供可靠的数据。

2 实验部分：

2.1 试样的制备

我们实验使用全部阻燃聚丙烯试样由广州金发公司提供的10cm×10cm×0.3cm聚丙烯（PP），根据其加入的阻燃剂不同可分为两组即PP-A和PP-B。PP-A加入的阻燃剂为十溴二苯醚而PP-B

加入的是十溴二苯乙烷阻燃剂。每组又根据阻燃剂加入的量分为四组，从1＃至4＃的阻燃剂的量逐渐增加。以下简称加入十溴二苯醚的阻燃聚丙烯为PP-A系列，加入十溴二苯乙烷的阻燃聚丙烯为PP-B系列。（注：PP-A 1＃不含阻燃剂称为白样。）

2.2 实验仪器：

锥形量热仪(CONE Calorimeter)，英国FTT公司生产。 2.3 实验标准

锥形量热仪 ISO5660

2.4 实验仪器简介和实验步骤

2.4.1 锥形量热仪(CONE) 简介

此次实验使用英国产FIRE TESTING TECHNOLOGY LIMITED锥形量热仪。锥形量热仪(CONE)是美国国家科学技术研究所(NIST)的Babrauskas于1982年提出的。锥形量热仪(CONE)是以氧消耗原理为基础的新一代聚合物材料燃烧测定仪,受燃料类型和是否发生完全燃烧影响很小。只要能精确地测定出材料在燃烧时消耗的氧量就可以获得准确的释热速率（HRR）、总释放热（THR）、有效燃烧热（EHC）、点燃时间（TTI）、烟及毒性参数、质量变化参数（MLR）等。锥形量热仪法由于具有参数测定值受外界因素影响小，与大型实验结果相关性好等优点而被应用于阻燃科学很多领域的研究之中，成为火灾科学中最具代表性的测试方法。

2.4.2 实验步骤

校对锥形量热仪。将样品水平放置，除受热的上表面外用锡箔包好，PP-A和PP-B系列复合材料采用35kw/m2和50 kw/m2热辐射强度火灾辐射强加热。手动点燃样品,同时启动计算机开始采集数据。当观察试样燃烧完全,且Ｏ2浓度不再发生变化时,即结束实验。实验数据由锥形量热仪的专用软件,配合ＥＸＣＥＬ软件进行分析和处理.

2.5 结果与讨论

2.5.1分析评价加入十溴二苯醚阻燃剂的聚丙烯（PPA）阻燃性

和燃烧性

材料的阻燃性是指材料所具有的减慢、终止或防止有焰燃烧的特性。在CONE获得的众多火情参数中HRR和PkHRR是衡量聚合物材料在火灾中危险性的重要参数之一，本次实验主要对锥形量热仪提供的不同试样的热释放速率进行比较。热释放速率HRR:它是指单位面积样品释放热量的速率,以kW/m2为单位。CONE可给出聚合物材料燃烧过程的HRR随时间的动态变化。HRR的最大值为热释放速率峰值(pkHRR)。HRR是最重要的火行为参数之一,被定义为火强度。HRR或pkHRR愈大,该热反馈给聚合物材料的表面就加快了热裂解速度,从而产生更多的挥发性可燃物,加速了火焰的传播。因此聚合物材料在火灾中的危险性就愈大。

下面我们就对在辐照强度为50kw时为加入十溴二苯醚阻燃剂的聚丙烯（PP-A系列）的HHR和PKHRR进行讨论。

表1 PP-A系列HRR、PKHRR及HRR峰值出现时间

材 料 HRR平均值 PKHRR 峰值出现时间

PP-A 1# 227.72 508.95 80

PP-A 2#164.66 361.18 80

PP-A 3#141.17 310.37 85

PP-A 4#119.99 287.33 85 通过表1我们可以随着聚丙烯中十溴二苯醚的增加，热释放峰值（PKHRR）、HRR平均值依次降低，从PP-A 1#至PP-A 4#依次下降了43.54%和47.3%，峰值出现的时间也有所延迟从PP-A 1#的80s延迟到PP-A 4#的85s。

图1 辐照率为50kw时PP-A系列的HRR随时间变化的曲线

由图1可以发现随着聚丙烯中阻燃剂的含量的增加，释放峰值依次降低，出现峰值的时间也有所延迟以及基材的HRR随时间变化的曲线也随着阻燃剂含量的增加逐渐趋于平缓，无尖锐的峰值。四者热释放速率的峰值分别为508.954 kw/m2、361.182 kw/m2 、305.363kw/m2、287.332 kw/m2降低了材料潜在的火灾危险性，为火灾扑救及人员脱险创造了条件。

HRR、pkHRR降低及最高峰值出现的时间的延迟，说明聚合物表面热裂解减慢而使材料火焰传播速度减慢，这对PP的阻燃

是有利，表明加入十溴二苯醚阻燃剂的聚丙烯在发生火灾时的危险性减小，阻燃效果良好。

HRR、pkHRR是恒量聚合物材料在火灾中危险性的最重要参数之一，但人们发现它只反映材料在燃烧过程中的危险性。材料在燃烧之前必须被外部火源或热源点燃，点燃时间的长短也同样是评价材料火灾危险性的重要指标。从下表提供的数据来看随着加入十溴二苯醚量的增加点燃时间逐渐延长，阻燃效果明显。

表2 辐照率为50kw时，PP-A系点燃时间及相关的参数

PP-A 1PP-A 2PP-A 3PP-A 4

TTI 28 29 34 35

PKHRR 508.95 361.18 310.37 287.33 PKHRR/TTI 18.14 12.45 9.13 8.21

THR 87.7 61.7 52.2 48.6 从点燃时间来看， PP-A系列之间差别并不大，但单从一个参数并不能对燃烧性能做出全面的评价。从文献中看，对火灾危险性的评价趋于多种参数的结合才能得到更可靠的结果。Wichstron和Goransson等人将点燃时间TTI和pkHRR结合起来，用他们的比值pkHRR/TTI来评价聚合物材料潜在的轰然性，较好的说明了聚合物材料潜在危险性。此后Petrella.R.V又提出将总释放热（THR）与 pkHRR/TTI结合可更全面的评价材料的燃烧危险性。因为pkHRR/TTI取决于HRR和TTI的值，而这两个参数又是由外部热辐射量、通风速度、破坏的程度所决定的。外部热辐射量愈大，则pkHRR就愈大，TTI愈小。因此，pkHRR/TTI就愈大。而THR近乎于与外部热辐射量、通风速度和破坏程度无关。在一定程度上它是材料内部能量的测量，独立于环境因素。因此，两者

结合考虑，可表明材料在火灾中的危险性大小。观察表2我们可以看出聚丙烯（PP）加入阻燃剂之后pkHRR.TTI-1和THR均有所下降，表明随着阻燃剂十溴二苯醚在聚丙烯（PP）含量的增加聚丙烯（PP）在火灾中的危险性越来越小，阻燃性能更为优异。

“阻燃”和“抑烟”是对阻燃高分子材料同等重要的要求，但两者往往是矛盾的，热裂解时能分解为单体且能燃烧较完全的高聚物，一般生烟量较少。同时实现“阻燃”和“抑烟”或者达到和谐统一，是阻燃高分子材料配方设计的主要内容之一。下面我们将通过锥形量热仪提供的比消光面积（SEA）、CO浓度等烟数据，对经过阻燃的聚丙烯的“抑烟”效果进行评价。SEA是根据烟气的减光性原理对烟气的浓度进行检测，可见光波长为0.4～0.7μm,一般火灾烟气中的烟粒子粒径d为几μm到几十μm，由于d>2λ，烟粒子对可见光是不透明的。烟气在火场上蔓延，会严重影响人们视线，使人们难以寻找起火地点、辨别火势发展方向和寻找安全疏散路线。同时，烟气中有些气体对人的肉眼有极大的刺激性，使人睁不开眼而降低能见度。因此，火灾发生时对人们生命威胁最大的因素是烟毒的释放，火场中有害气体的释放对火势发展及逃生有着密切的关系。

图2 辐照强度为50kwPP-A 系列SEA 随时间变化的曲线 图2为辐照强度为50kw 时PP-A 系列四个样品SEA 随时间变化的曲线，由图2观察得出随着聚丙烯中的十溴二苯醚含量增加，SEA 曲线峰值及平均值都呈现上升趋势,曲线趋于陡峭。

图3 辐照强度为50kw 时PP-A 系列产生的CO 浓度随时间变化的曲线 图燃烧时产生的CO 随时间变化的曲线，CO 的生成量越大，说明烟的毒性越大。从图3我们可以发现随着阻燃剂的含量的增加阻燃聚丙烯产生的CO 呈上升趋势，曲线峰值逐渐增大，曲线变得陡峭出现尖锐的峰值。综上所述，随着十溴二苯醚阻燃剂含量的增

3为辐照强度为50kw 时加入阻燃剂十溴二苯醚的聚丙烯

加，阻燃聚丙烯燃烧产生的烟气及毒气的量越来越多，不利于火场中人员的疏散。

2.5.2分析评价加入十溴二苯乙烷阻燃剂的聚丙烯（FR-PPB）阻

燃性和燃烧性

表3 PP-B系列HRR、PKHRR及HRR峰值出现时间

材 料 HRR PKHRR 峰值出现的时间

PP-B 2#183.41 388.92 65

PP-B 3#122.35 350.32 75

PP-B 4#109.73 276.88 75

表3中数据告诉我们，从PP-B 2#至PP-B 4#，HRR、PKHRR呈现下降的趋势，峰值出现的时间也有所延迟，达到阻燃的效果。

图4 辐照强度为50kw时PP-B系列HRR随时间变化的曲线

图4为加入阻燃剂十溴二苯乙烷的聚丙烯即PP-B系列HRR随时间变化的曲线，可见与白样相比添加了阻燃剂的聚丙烯（PP）热释放速率峰向后移，推迟了热量的释放且热释放速率峰值下降50%左右，这对聚丙烯（PP）是有利的，表明阻燃PP在发生火灾中的危险性减小，阻燃效果良好。

表4 辐照率为50kw时，PP-A系点燃时间及相关的参数

PP-B 1PP-B 2PP-B 3PP-B 4

TTI 28 30 31 33

PKHRR 508.95 388.92 350.32 276.88 PKHRR/TTI 18.14 12.96 11.30 8.39

THR 87.7 68 57 47.7 由表4我们可以看出随着PP-B系列中十溴二苯乙烷量的增加，点燃时间从PP-B 1#的28秒延迟至PP-B 4#的33秒，从点燃时间来看阻燃剂的阻燃效果不是十分明显。但从PKHRR/TTI和THR来看，随着十溴二苯乙烷在聚丙烯中的含量增加，下降幅度明显(THR下降了45.6%,PKHRR/TTI下降了53.7%)。

图5 辐照强度为50kw时PP-B系列SEA随时间变化地曲线

从图5可以看出，PP-B系列随着阻燃剂十溴二苯乙烷增加，SEA峰值及平均值都有所较小幅度的增加即随着聚丙烯中阻燃剂十溴二苯乙烷含量的增加烟气的产生量逐渐增大，SEA曲线变得的陡峭，尖锐峰值出现频率越来越大。由此可见阻燃剂十溴二苯乙烷也不符合阻燃剂“抑烟”的要求。

图6为辐照率为50kw时PP-B系列产生的CO的量随时间变化的

曲线，不难看出随着聚丙烯中阻燃剂十溴二苯乙烷的增加，CO的浓度增加，曲线峰值出现的时间提前，曲线峰值及平均值都有增加的趋势。十溴二苯乙烷的加入并未抑制烟气与毒气的产生。

图6 辐照强度为50kw时PP-B系列CO浓度随时间变化的曲线 2.5.3十溴二苯醚、十溴二苯乙烷在聚丙烯中阻燃效果的比较。

首先通过对比PP-A及PP-B系列的HRR、PKHRR和两系列HRR随时间变化的曲线来比较两种阻燃剂的阻燃效果。PP-A系列随着十溴二苯醚的加入HRR的平均值从PP-A 1#到PP-A 4#下降了47.3%,PKHRR下降了43.54%,峰值出现也有所延迟，点燃时间也由80s延迟至85s。PP-B系列的HRR平均值、PKHRR、峰值出现的时间也随着十溴二苯乙烷含量的增加逐渐减少或延迟，HRR平均值从白样到PP-B 4#下降了51.8%,PKHRR下降了45.6%,峰值出现时间也有所延迟,由原来的65s延迟到75s。显然十溴二苯乙烷无论从HRR、PKHRR下降的幅度还是从点燃时间的延迟程度上都比十溴二苯醚稍好。从图1与图4的比较我们可以发现PP-B系列的HRR

随时间变化的曲线都较PP-A系列的平缓，曲线峰值及平均值都较PP-A系列的小。HRR和PkHRR降低，说明聚合物表面热裂解减慢而使材料火焰传播速度减慢，这对PP的阻燃是有利，表明阻燃PP 在发生火灾中的危险性减小，燃效果良好。而且HRR和PKHRR的下降百分率PP-B都比PP-A大一些，说明十溴二苯乙烷阻燃效果比十溴二苯醚要稍好一些。

“阻燃”和“抑烟”是对阻燃高分子材料同等重要的要求，同时实现“阻燃”和“抑烟”或者达到和谐统一，时阻燃高分子材料配方设计的主要内容之一。随着PP中溴系阻燃剂的增加，烟气及毒气生成量增加，对人员的疏散造成及为不利的影响。不符合阻燃材料阻燃、少毒的要求。下面我们就根据两系列SEA随时间变化的曲线，CO产生量随时间变化的曲线对两种阻燃剂的抑烟效果进行比较。PP-A、PP-B系列都随着阻燃剂的含量增加烟气及毒气产生量逐步增加，不满足阻燃剂“阻燃”和“抑烟”高分子材的要求。这正验证了溴系阻燃剂的缺点即燃烧时或裂解时生成较多的烟、腐蚀性气体和某些有毒产物（如多溴二苯醚可生成多溴代二苯并二及多溴代二苯并呋喃），且耐光性较差。

噁碤

表5：辐照率为50kw时，阻燃聚丙烯SEA曲线参数

材 料 PP-A 1#PP-A 2#PP-A 3#PP-A 4#PP-B 2#PP-B 3#PP-B 4# Average 539.13 996.51 1100.84 1045.71 945.20 1098.43 1051.81 Peak 908.51 2331.18 2590.20 3070.56 2278.48 2692.91 2893.29 图2、图5是PP-A系列及PP-B系列的SEA随时间变化的曲

线，我们可以发现PP-A系列SEA曲线比PP-B系列的曲线出现的尖锐峰值多且峰值大。通过表5的数据我们可以更直观的看出PP-A系列SEA曲线峰值及平均值都较PP-B系列的稍大，说明加入十溴二苯醚的聚丙烯较加入十溴二苯乙烷的聚丙烯产烟量大。

表6：辐照率为50kw时，阻燃聚丙烯CO曲线参数

材 料 PP-A 1#PP-A 2#PP-A 3#PP-A 4#PP-B 2#PP-B 3#PP-B 4#

Average 0.0420 0.1270 0.1353 0.1363 0.1260 0.1342 0.1352 Peak 0.1945 0.6094 0.6259 0.9355 0.6053 0.6200 0.8933图3、图6是PP-A、PP-B系列燃烧后产生的CO量随时间变化的曲线，通过对两个图的比较，不难发现PP-A系列曲线峰值及出现尖锐峰值的次数都较PP-B系列曲线的大，由表6我们详尽的数据更充分的说明PP-A系列燃烧后产生的CO比PP-B系列产生的多。综上所述，加入十溴二苯醚的聚丙烯较加入十溴二苯乙烷的聚丙烯给火灾扑救及人员脱险造成更大的威胁。

2.5.4 讨论辐照强度对锥形量热仪数据的影响

下面我们将讨论辐照强度不同对阻燃聚丙烯锥形量热仪参数的影响，勿庸置疑对于同一种样品HRR、PKHRR是随着辐照强度的增大而增加的，点燃时间是随着辐照强度的增大而缩短的，我们以下主要讨论辐照强度对PP-A 1#(白样)SEA、MLR的影响 。

图7 辐照强度为35kw和50kw时PP-A 1# SEA随时间变化的曲线 图7辐照率为35kw和50kw时PP-A 1#SEA随时间变化的曲线，明显可以看出辐照强度的增大促使加入阻燃剂十溴二苯醚的聚丙烯烟气生成量的增大，辐射强度由35kw变为50kw时PP-A 1# 的SEA 随时间变化的曲线变得的更为陡峭且出现尖锐的峰值。

质量变化参数--质量损失速率(MLR)是材料在燃烧时质量损失的变化速度,以g/s为单位。它反映了聚合物材料在一定的火强度下的热裂解速度和热裂解行为。材料的HRR峰值、HRR平均值及MLR的下降是与材料的阻燃性的提高是息息相关的。图8

图8 辐照强度为35kw和50kw时PP-A 1#MLR随时间变化的曲线

为PP-A 1#（白样）的MLR在不同辐射强度下随时间变化的曲线，我们从图8可以看出辐照强度越大白样的质量损失速率(MLR)随时间变化的曲线越陡峭出现的尖锐峰值越多，因此可以说明辐射强度越大质量损失速率(MLR)越大，基材的热裂解速度越快，火灾危险性也就越大。

综上所述，随着火场辐射强度的增大，白样的SEA及MLR都有较大程度上的提高，增加了基材的火灾危险性，给人员疏散和灭火救援造成巨大的威胁。

2.5.5讨论加入阻燃剂后的聚丙烯的火灾危险性（确定轰燃时

间）

轰燃是室内火灾发展到一定程度时出现的一种特殊燃烧现象。一旦发生轰燃，室内可燃物表面在短时间内都开始燃烧，火焰和热烟气瞬间充满整个房间，并迅速向邻近的房间或建筑物蔓延，使发生火灾的建筑物即刻成为一片火海。轰燃的过早出现,将给人员疏散和灭火救援造成巨大的威胁，给人民的生命财产造成巨大的损失。因此，防止室内轰燃的发生，研究其发生条件、控制因素，掌握其预测方法，显得十分重要和必要。

在国外，大规模实验（room test）对轰燃时间的确定被认为是最可靠的，也是最为广泛使用的一种测试方法。但大规模实验耗资巨大，除少数研究评估机构外，大多数生产企业、科研院所难于实现。因此，与大型实验结果具有较好相关性的小规模实验（CONE法）受到了广泛的关注。我们可以根据以下公式及锥

形量热实验得出的燃烧系数对轰然时间进行估算。

6007.03

.13007.125.0+=THR t t ig

fo ρ

注：t fo :轰然时间，s ;

T ig :点燃时间，s;

THR 300：点燃后，300S期间内总热释放，J.m -2；

ρ:被测样品的平均密度，kg.cm -3；

从表7可以看出随着聚丙烯中的溴系阻燃剂的增加，轰然时

间向后延迟，阻燃效果明显，为火灾扑救及人员脱险创造了条件。

表7：辐照率为50kw 时，PP-A 及PP-B 系列轰然时间 样 品

TTI/s SIM/g THR 300/MJ.m -2 轰燃预测时间/min:s PP-A 1#

28 33.00 86.76 2:12PP-A 2#

29 35.60 59.5 3:15PP-A 3#

34 37.20 50.83 4:05PP-A 4#

35 38.40 46.92 4:39PP-B 2#

30 35.60 66.19 2:59 PP-B 3#

31 37.40 52.06 4:00 PP-B 4# 33 38.80 40.08 5:17

从表7中数据我们发现加入十溴二苯乙烷阻燃剂的聚丙烯和加入十溴二苯醚阻燃剂的聚丙烯相比轰然时间长，火灾危险性小。

3 结束语

阻燃材料和制品的研究开发和推广应用，可以从源头上减少火灾，并防止恶性火灾事故的发生。阻燃塑料制品繁多，具有很多优异的性能。但是，易燃、发烟、燃烧产物毒性是该类产品在公共场所和建筑物中使用的主要障碍。研制生成阻燃、低烟、低毒并具有永久性防火功能的塑料制品是未来发展的趋势。在我国

及世界范围内的高聚物阻燃技术处理中，十溴二苯醚是使用量最大的一种阻燃剂，它的含溴量高，同时热分解温度又略高于大多数高聚物的热解温度，具有阻燃效果好的特点。但自1986年出现关于十溴二苯醚的使用、生产中会产生二噁碤类物质的嫌疑以来，对十溴二苯醚的争执一直没有停止过，迫使国内外阻燃研究领域的科研人员寻找它的代替品，十溴二苯乙烷就是其中最具代表性的一种，通过锥形量热仪实验数据的比较，都证明十溴二苯乙烷作为十溴二苯醚的代替品无论从阻燃效果还是从燃烧过程中烟气产量、环保等方面来说都显示出优越性。

4参考文献

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技术与产品信息.2004年第四期

[2] 舒中俊. CONE法在塑料燃烧性能综合评估中的应用

[3] 马良，徐晓楠，陈爱平.用锥形量热仪（CONE）研究和评价

纳米复合阻燃材料

[4]欧育湘.实用阻燃技术.化学工业出版社

[5]欧育湘，陈宇，王筱梅.阻燃高分子材料.国防工业出版社

致谢：

本文是在武警学院消防工程系火灾理论教研室副主任徐晓楠副教授的悉心指导和多次修改下完成的。在近一个月的论文写作中，徐老师从实验指导到论文写作都付出了很大的心血，在此谨向徐老师表示诚挚的谢意。

在实验过程中，舒中俊老师不辞辛苦的为我们调试仪器，指导我们实验操作，扬守生老师也多次提供帮助，在此一并表示感谢。