توضیحات

ABSTRACT

This paper investigates the flame retardant (FR) mechanism of action of a flexible PU foam, flame retarded with a sol-gel coating made of a mixture of tetraethoxysilane (TEOS), methyl triethoxysilane (MTES), 3-amino propyl triethoxysilane (APTES) and diethyl phosphite (DEP) in an ethanol/water solution. To build a mechanism of action, the coating as well as the residues obtained after fire testing were analyzed using solid state nuclear magnetic resonance (NMR), rheology, thermogravimetric analyses coupled with infrared detection (TGA-FTIR), microcalorimetry of combustion (MCC), smoke box and Pyrolysis Gas chromatography coupled with mass spectrometry (Py-GCMS). The coating shows an intumescent behavior upon burning exhibiting significant expansion and bubbling. The expansion occurs in two steps: a first step around 190 °C, related to the release of ethanol, and a second one around 380 °C, related to the release of non-degraded DEP, ammonia and propylene during degradation of the PU matrix. The flame retardant effect occurs (i) in the condensed phase by intumescence, which yields a thermal insulating layer made of a SiO2 and Si-O-P network mixed with orthophosphate at the surface of the PU foam, but also (ii) in the gas phase by the release of non-degraded DEP, which acts as free radical scavenger. The coating allows the protection of the underlying PU foam during burning as well as the reduction of the amount of smoke released

ترجمه :

در این مقاله ، مکانیزم عمل پیش گیرنده شعله فوم قابل انعطاف PU ، فوم شعله با پوشش سل – ژل ساخته شده از ترکیب تترا اتیل اورتوسیلیکات (TEOS)، متیل تری اتوکسیزیلان (MTES) ، تری آمینو پروپیل تری اتوکسیزیلان (َAPTES) و دی اتیل فسفیت (DEP) در محلول آب/ اتانول مورد بررسی قرار میگیرد.

برای فهم مکانیزم عمل ، پوشش ، همچنین بقایای حاصل شده پس از آزمون آتش ،توسط رزونانس مغناطیسی هسته ای حالت جامد(NMR)، رئولوژی (شارش شناسی) ،آنالیزها و تکنیکهای توزین حرارتی همراه با تشخیص مادون قرمز (TGA-FTIR) ، میکرو کالری متری(گرما سنجی) احتراق (MCC) ، جعبه دود ، و کروماتوگرافی بنزین پیرولیز همراه با طیف سنجی جرمی(Py-GCMS) ، مورد بررسی قرار گرفت.

پوشش، رفتار و وضعیت آماسه را درحالیکه با احتراق متورم شده یا انبساط پیدا کرده نشان میدهد. انبساط در دو مرحله رخ میدهد: مرحله اول حدود 190 درجه سانتی گراد ، مربوط به انتشار اتانول است و مرحله دوم حدود 380 درجه مربوط به انتشار DEP  تجزیه شده، آمونیاک و پروپیلن در طول انحطاط ماتریس PU  میباشد. اثر بازدارنده شعله در دو فاز(مرحله) رخ میدهد: الف) در فاز چگال(متراکم) با تورمی که لایه عایق حرارتی متشکل از شبکه   SiO2 و  Si-O-Pترکیب شده با اورتوفسفات در سطح فوم PU  ایجاد میکند . ب) همچنین در فاز گازی توسط انتشار DEP تجزیه نشده که به عنوان اسکونجر رادیکال آزاد عمل میکند. پوشش اجازه حفاظت از فوم PU  زیرین در هنگام سوختن را میدهد، همینطور باعث کاهش میزان دود آزاد شده میشود.