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PU材料燃燒時發(fā)生的熱降解是一個復(fù)雜的異構(gòu)化過程,包含多個多級降解反應(yīng);此外,熱降解發(fā)生物理和化學(xué)變化產(chǎn)生種類繁多的揮發(fā)性產(chǎn)物,要準(zhǔn)確認(rèn)識PU燃燒熱降解機(jī)制是一個非常困難的過程,所以其熱降解機(jī)理至今尚無定論。
研究PU泡沫燃燒時發(fā)生的熱降解機(jī)制,無論是從理論或?qū)嵺`角度來分析都有重要的意義。一方面,通過研究熱降解機(jī)理可以在設(shè)計和加工硬質(zhì)PU泡沫塑料過程中確定最佳的反應(yīng)和加工條件,以獲得高性能聚合物,提高PU泡沫的熱穩(wěn)定性;另外,可以獲得熱分解產(chǎn)物的相關(guān)信息和熱分解的動力學(xué)參數(shù),例如在某個溫度區(qū)間產(chǎn)生何種分解產(chǎn)物等相關(guān)信息,這為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料阻燃抑煙研究提供最重要的理論依據(jù)。
目前,PU材料燃燒熱降解機(jī)理大體認(rèn)為是:PU遇到外部火源,受到熱激發(fā),PU網(wǎng)絡(luò)中分子鏈之間的共價鍵在有限的空間內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)和振蕩;進(jìn)一步的熱激發(fā)會使這些分子鏈發(fā)生斷裂(酯基位置),分解形成各種片段的自由基和小分子鏈段,這些自由基和分子鏈段可能會發(fā)生分子重組或者進(jìn)行進(jìn)一步的裂解(如圖1-8所示);熱分解產(chǎn)生的裂解碎片發(fā)生蒸發(fā)、擴(kuò)散、炭化,最終伴隨揮發(fā)性物質(zhì)的損失和殘余炭層的形成,整個熱降解過程結(jié)束。