EPS保温材料在氮气中的热解特性研究(4)

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继续加热达到一定温度时，聚合物链的弱键处开始断裂，导致固相化学分解反应的发生。一般当聚合物大分子链发生迅速断链时，就会导致聚合物的迅速分解，这时的温度就是一般所致的聚合物的分解温度。聚合物的热分解主要分为两种主要形式，即热氧分解和热分解（无氧）。这两种形式在火灾燃烧过程中都可能发生。一般点燃之前为热氧分解，表面燃着之后，表面下层的热分解对大多数聚合物而言为缺氧或无氧分解，这是因为表面火焰能够阻隔或者隔绝氧对内层聚合物的渗透。聚合物分解反应的类型和机理历程各不相同，除外界条件的影响外，还与聚合物的结构、化学组成有关。迄今为止，知道的聚合物热解机理主要有[6]

（1）随机分解

聚合物的主链上随机的位置发生链的断裂，大多数聚合物热分解时都会发生随机断裂反应，弱键的存在更能加剧随机断裂的发生。这类反应的主要特点是相对分子质量迅速下降，初期聚合物质量基本不变;当反应到一定程度时，主链断裂，产生大量的低分子挥发物，聚合物质量则迅速降低。可以用下面的反应通式表示：论文网

（2）解聚反应

又称拉链降解。高聚物受热后，从高分子链的末端或者分子中薄弱点开始，以结构单元为单位进行连锁脱除单体的解聚反应。这类降解，单体迅速挥发，聚合物相对分子质量变化很小，而聚合物质量损失较大。在降解到一定程度时，聚合物质量几乎完全损失，聚合物相对分子质量才急剧降低。反应通式如下：

（3）消除反应

该反应是一种侧基断裂反应。聚合物的分解始于侧基的消除，形成的小分子不是单体。待小分子消除至一定程度，主链薄弱点增多，最后发生主链断裂，全面降解。反应通式如下：

（4）环化反应

环化反应是指相邻的侧基反应生产化学健，形成环形结构。这个过程对于炭

的生产非常重要，环化结构有利于提高聚合物热稳定性，有利于阻燃。反应通式如下：

（5）交联反应

交联反应发生在一些取代基被剥离之后，它是主链间的反应，会在相邻的聚

合物主链间形成化学健。这个过程对于炭的生产也是非常重要，因为该反应会生产更高分子量的更加不易挥发的结构。反应通式如下：

应该指出，聚合物的热解过程十分的复杂，以上反应机理在聚合物的燃烧过程中有时集中同时存在。

1.2 EPS保温材料热解特性研究现状

1.3 主要工作和研究内容：

主要运用TG、DSC对EPS材料在氮气气氛环境中的热解进行研究，并测定其熔融温度及玻璃化转变温度；同时与红外质谱联用，分析EPS材料的热性质、热解过程、热解动力学、热解机理及热解产物等，为EPS材料在夹层内的火灾燃烧行为的研究提供最基础的支持。文献综述

2 实验装置与原理

2.1 热分析

2.1.1 热重分析仪（TG）

热重分析仪是在程序控制温度下借助热天平以获得物质的质量与温度关系的一种技术[17]。通过研究材料的质量随温度的变化，来分析材料的组成变化、热分解过程和燃烧裂解残留物等。热重分析仪一般可分为等温法和非等温法，非等温法应用较多。

2.1.2 差示扫描量热仪（DSC）

差示扫描量热仪是在程序控制温度下测量输入到物质（试样）和参比物的能量差与温度（或时间）关系的一种技术[17]。通过测量材料能量差随温度的变化来分析材料的相转变，可以测得结晶温度Tc、熔点Tm、结晶度θ、玻璃化转变温度Tg，获得等温结晶动力学参数以及研究材料聚合、交联、氧化、固化、分解等反应，同时可以测定反应温度、反应热、反应温区、反应动力学参数等。根据测量方法的不同，可将差示扫描量热仪分为功率补偿型和热流型两种。功率补偿DSC比较常用，它是在程序控温下，使试样和参比物的温度相等，测量单位时间内输给两者的热能功率差与温度的关系