Hợp chất chống cháy ligand trong gỗ composite

Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Việc lựa chọn phụ gia chống cháy vấn đề cần thiết sản xuất Phụ gia có tương hợp tốt với composite hay khơng ví dụ điển hình Trong nhiều trường hợp, phụ gia đưa vào composite chống cháy tốt làm giảm tính vốn có composite, phụ gia dễ bay khó sử dụng, phụ gia khó bay q tính chống cháy lại không cao Việc kết hợp loại chất chống cháy vào composite đòi hỏi người sản xuất phải có kiến thức hóa học cháy hóa lý ứng dụng Trong năm gần composite thây cho nhựa bình thường với số tính cải thiện hơn, nhiên composite dễ cháy nhựa thường Trong composite loại nhựa dùng có khả bắt cháy cao cấu trúc phân tử mạch cacbon chúng Vì để tăng khả ứng dụng composite có cách: thêm chất chống cháy vào composite nghiên cứu vật liệu gia cường bền nhiệt Phương pháp tối ưu người ta cho thêm phụ gia chống cháy vào composite để tiết kiệm thời gian chi phí nghiên cứu trình sản xuất Một chất chống cháy lý tưởng phải thỏa mãn nhiều tiêu chuẩn khắt khe liên quan đến tính chất sử dụng composite: tính tương hợp với nhựa nghĩa khơng làm giảm tính chất sản phẩm, bền với ánh sáng, UV, không màu, hiệu hàm lượng nhỏ, giá phải chăng, không gây ăn mịn máy móc, đặc biệt khơng độc hại sức khỏe người môi trường Mục đích dùng chất chống cháy: Các loại nhựa composite dễ bắt lửa lan truyền lửa cấu trúc có hợp chất hữu cơ, gập nhiệt độ cao sinh chất dễ cháy, dễ bay Vì thêm chất chống cháy vào để làm giảm khả phân hủy pha pha gia cường làm tăng tính bền cháy nhựa tạo lớp chắn bền nhiệt bao phủ bề mặt vật liệu SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Hiệu chất chống cháy đa dạng tóm lại số điểm sau: • Ngăn lửa hay làm chậm bùng phát lửa, ví dụ bắn tia lửa điện • Bảo vệ người khỏi ảnh hưởng lửa • Giảm thiểu tác động lửa • Hỗ trợ chiến dịch chữa cháy • Góp phần bảo vệ mơi trường Cơ chế chống cháy [4] [6] 1.2 1.2.1 a Cơ chế hóa học Ức chế bề mặt pha rắn Chất làm chậm cháy tạo lớp cacbon bề mặt polymer Điều xảy chất chậm cháy khử nước polymer từ xảy vịng hóa, hay liên kết chéo hình thành nên lớp cacbon Polymer chậm cháy trương lên tạo chế đặc biệt bề mặt đó, lớp bền nhiệt ngăn cản khơng cho oxy khơng khí tiếp xúc với vật liệu, ngăn cản q trình cháy Hoạt tính xảy bề mặt không liên quan đến pha khí Điều tạo rào cản chiều: cản trở khí dễ cháy polymer nóng chảy tiếp xúc với lửa, đồng thời tạo lớp cách nhiệt Mặt dù có nhiều hệ chống cháy cho chế ức chế bề mặt nghiên cứu suốt 15 năm qua, tất đặt sở thành phần chính: • Xúc tác: Muối Amoni photphat, Polyphosphat, Ankyl photphat Haloankyl photphat • Chất tạo cacbon (charring agent): Hỗn hợp polyhydric, tinh bột, dextrin, sorbitol, pentaerythritol, nhựa monome, dimer, trimer phenol formaldehyde, methylol melamine, PU • Chất tạo xốp (blowing agent): Amines/amides, urea, urea formaldehyde, dicyandiamide, melamine, polyamides SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp b GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Trên pha khí Trong q trình cháy tạo gốc tự H*, OH* Những gốc tự hoạt động OH*, H* phản ứng pha với gốc tự khác gốc tự halogen sinh từ phân hủy chất làm chậm cháy để sinh gốc tự hoạt động làm giảm động học trình cháy Một số phản ứng tạo gốc tự do: 𝐻 ∗ + 𝑂2 ↔ 𝑂∗ + 𝐻𝑂 ∗ 𝑂∗ + 𝐻2 ↔ 𝐻 ∗ + 𝐻𝑂∗ 𝐻𝑂∗ + 𝐶𝑂 ↔ 𝐶𝑂2 + 𝐻 ∗ Một số phản ứng bắt gốc tự hợp phần chứa photpho halogen: R-X + P-H → H-X + R-P H-X + H* → H2 + X* H-X + OH* → H2O + X* (a) (b) Hình 1.1 Mơ hình polymer cháy mà khơng có chất chống cháy (a) có chất chống cháy chứa halogen (b) SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp 1.2.2 a GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Cơ chế vật lý Hình thành lớp bảo vệ Chất phụ gia hình thành lớp bảo vệ có hệ số dẫn nhiệt thấp, làm giảm nhiệt truyền từ nguồn nhiệt vào polymer Vì tạo nên lớp bền nhiệt nên vận tốc phân hủy polymer dòng nhiện liệu cung cấp cho lửa giảm Đối với hợp chất chứa photpho sản phẩm phân hủy dẫn đến hợp chất bảo vệ vơ định hình bền nhiệt polyphotphoric Ngồi hợp chất chứa photpho hoạt động theo chế cịn có hợp chất dựa boric borat (kẽm borat) (a) (b) Hình 1.2 Mơ hình polymer cháy khơng (a) có lớp bảo vệ cách nhiệt (b) b Hiệu ứng làm lạnh Đối với phụ gia phân hủy thu nhiệt chất phụ gia phân hủy ảnh hưởng đến cân nhiệt q trình cháy Chất phụ gia phân hủy theo trình thu nhiệt làm nguội hệ thống đưa nhiệt độ hệ ngưỡng cháy khơng thể trì cháy Đa số hydroxit kim loại (như aluminium trihydroxide (ATH)) ức chế cháy theo chế Tuy nhiên, hiệu tùy thuộc vào lượng chúng polymer c Hiệu ứng làm loãng Pha trộn hợp chất trơ (chất độn phấn) hay chất phụ gia dạng khí hay phân hủy chất khí làm pha lỗng nồng độ nhiên liệu pha rắn pha khí dẫn đến hàm lượng khí bề mặt polymer giới hạn cháy SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Phân loại ứng dụng chất chống cháy [8], [10] 1.3 Chất chống cháy phân loại dựa hai nguồn gốc riêng biệt: Vô hữu 1.3.1 Vô Các borat, hydroxit dùng làm phụ gia cho chất chống cháy Chúng hoạt động nhờ trình phân hủy thu nhiệt giải phóng khí trơ Loại phụ gia nói chung xem thân thiện với môi trường, nhiều chất thay khác lại gây số hiệu ứng phụ, khói ăn mịn sinh từ hợp chất chứa halogen Hai sản phẩm nhôm hydroxit magie hydroxit chi phối thị trường chất độn chống cháy Nhơm hydroxit (cịn có tên gọi nhôm oxit trihydrat, ATH) chiếm 90% khối lượng phụ gia chống cháy thị trường Ngồi ra, có số khoáng dựa Al(OH)3 Mg(OH)2 bohemit (AlO.OH), hydromagiesit (4MgCO3.Mg(OH)2.4H2O) thạch cao (CaSO4.2H2O) sử dụng cho mục đích Tuy nhiên, mức sử dụng khoáng chất tương đối nhỏ 1.3.2 Hữu Chất chống cháy có chứa nhóm halogen PVC (CH2-CHCl-), PVB, PVF (-CH2- CHF-), PVDF (-CH2-CF2-) (polyvinyliden florur), PVDC… sử dụng phổ biến PVC, người ta nhận thấy PVC chất dễ bị phân hủy nhiệt, dễ xuống màu, gây độc hại cho mơi trường Chất chống cháy có chứa photpho photphin, oxit photphin, photphonat, photpho đỏ, photphit, photphat Các hợp chất thường khơng độc dễ điều chế SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Hình 1.3 Một số oxit photphin photphat dùng làm chất chống cháy Chất chống cháy có chứa halogen, nitơ photpho Hình 1.4 Một số cyclotriphotphazen SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Một số ví dụ chất chống cháy có chứa photpho 2,4,8,10-Tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5,5]undecane-3,9-dioxide bis-melamine salt (TDUDmelamine salt) 3,9-Dihydroxy-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5,5]undecane-3,9-dioxide (3,9-DihydroxyTDUD) 3,9-Bis-carboxyethyl-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5,5]undecane-3,9-dioxide (3,9-Biscarboxyethyl-TDTD) Phenylphosphinic acid (PPA) p-Methoxyphenylphosphinic acid (MPPA) p-Methoxyphenylhydroxymethylphosphinic acid (MHMPPA) SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Hydroxymethylphenylphosphinic acid (HMPPA) Carboxyethylphenylphosphinic acid (CEPPA) Bis(4-carboxyphenyl) phenylphosphine oxide (BCPPO) Carboxylphenylphosphinic acid (CPPA) 4-Carboxyphenyl phenylphosphinic acid (CPPPA) SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Chất chống cháy có chứa halogen/antimon: phối trộn halogen hữu với oxit antimon Phụ gia chống cháy sử dụng rộng rãi thị trường chủ yếu chất chống cháy chứa Halogen Các gốc tự Halogen (Cl*, Br*) hình thành bắt gốc tự H*, OH* pha khí Hợp chất Flour Iod không sử dụng lượng cần để phá vỡ liên kết Carbon-Flour lớn so với lượng tạo trình cháy Trong liên kết Carbon-Iod q yếu, dễ dàng bị phá hủy ánh sáng loại khỏi chất trước chống cháy Các hợp chất Halogen chống cháy hiệu kết hợp với chất phụ trợ antimon oxit Sb2O3, chất có vai trị đưa Halogen dạng SbX3 chuyển tiếp lên pha khí 1.3.3 Ứng dụng Ngày việc sử dụng phụ gia chống cháy vào vật liệu dễ cháy cần thiết, có nhiều ứng dụng đời sống Vài ví dụ cho thấy ứng dụng vật liệu thêm phụ gia a Vải chậm cháy Với loại sợi xử lý đặc biệt, vãi Trevira hạn chế nguy hỏa hoạn thiết kế trang trí nội thất, sản xuất nệm, sofa… Khác với loại vải thông thường, Trevira không bắt lửa nhiệt độ định, bị đốt nhiệt độ cao, vải bị cháy dẻo, không cháy thành lửa khơng thải khí độc Yếu tố chậm cháy sử lý công nghệ đặc biệt trước hình thành xơ sợi qua khâu dệt, nhuộm nên vải có tính chất chậm cháy vĩnh cữu, không bị sau giặt hay sử dụng Loại vải dùng trang trí nội thất giúp giảm thiểu việc cháy lan rộng có hỏa hoạn SVTH: Trần Trương Trọng Trí Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Hình 1.5 Vãi Trevira chậm cháy sản xuất Công ty TNHH Como b Nhựa dân dụng Hình 1.6 Dây điện công nghiệp, cáp dân dụng cháy nổ 1.4 Composite gỗ-nhựa (WPC) [9] WPC gọi sợi tự nhiên Composites Polymer, hỗn hợp gỗ, nhựa nhiệt dẻo phụ gia khác Gỗ sử dụng dạng khác nhau, nhiên, dạng thường sử dụng sản xuất WPC bột gỗ (hạt tốt) Một số loại nhựa nhiệt dẻo bao gồm polyethylen mật độ thấp cao (LDPE, HDPE), polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC) Dù vật liệu nhựa tái chế nguyên chất sử dụng để sản xuất WPC WPC sản xuất từ bột gỗ thu hồi (các chất độn dạng sợi xenlulo sợi bột giấy, thân đậu phộng, tre, nứa, rơm…) nhựa nguyên chất hay nhựa phế thải thường dùng PE, PVC, PP, ABS, PS PLA Hỗn hợp nhựa bột gỗ trộn với thành hỗn hợp đồng SVTH: Trần Trương Trọng Trí 10 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Bảng 3.5 Kết khảo sát theo phương pháp đốt dọc mẫu NH4L1 Thời gian đốt lần (s) Thời gian đốt lần (s) Mẫu 132 Mẫu 137 Mẫu 129 Mẫu 138 Mẫu 134 Mẫu 140 Mẫu 174 Mẫu 178 Mẫu 180 Mẫu 178 Mẫu 169 Mẫu 167 Mẫu 220 Mẫu 236 Mẫu 233 Mẫu 227 Mẫu 230 Mẫu 232 Mẫu M.NH4L1 (5%) M.NH4L1 (10%) M.NH4L1 (15%) Hiện tượng Thời gian cháy trung bình (s) Chuẩn chống cháy Cháy hết, rớt tàn 67.5 NC Cháy hết, rớt tàn 87.15 NC Cháy hết, rớt tàn 114.835 NC NC: không đánh giá khả chống cháy SVTH: Trần Trương Trọng Trí 32 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Bảng 3.6 Kết khảo sát theo phương pháp đốt dọc mẫu (NH4)3L2 Thời gian đốt lần (s) Thời gian đốt lần (s) Mẫu 200 Mẫu 197 Mẫu 205 Mẫu 199 Mẫu 206 Mẫu 194 Mẫu 295 Mẫu 310 Mẫu 304 Mẫu 299 Mẫu 315 Mẫu 300 Mẫu Mẫu Mẫu 3 Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu M.(NH4)3L2 (5%) M.(NH4)3L2 (10%) M.(NH4)3L2 (15%) Hiện tượng Thời gian cháy trung bình (s) Chuẩn chống cháy Cháy hết, rớt tàn 100 NC Cháy hết, rớt tàn 151.92 NC Nhanh tắt cháy, không rớt tàn 1.92 V0 NC: không đánh giá khả chống cháy SVTH: Trần Trương Trọng Trí 33 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Nhận xét: So với mẫu trắng cho thêm FR vào thời gian cháy gần giảm xuống, đặc biệt với mẫu có hàm lượng FR 15% Qua cho thấy tăng hàm lượng FR lên khả ức chế cháy tăng lên rõ rệt Trong số mẫu chống cháy thêm vào L1, L2, NH4L1, (NH4)3L2 mẫu M.L1 (15%), M.L2 (15%), M.(NH4)3L2 (15%) có khả kháng cháy cao đạt mức V-0 Khi giảm tỷ lệ FR mẫu khơng cịn khả chống cháy mẫu M.L1 (5%), M.L1 (10%), M.NH4L1 (5%), M.NH4L1 (10%), M.NH4L1 (15%), M.(NH4)3L2 (5%), M.(NH4)3L2 (10%) 3.2.2 Tiêu chuẩn đốt theo chiều ngang Bảng 3.7 Kết khảo sát theo phương pháp đốt ngang mẫu trắng Mẫu trắng Thời gian cháy (s) Mẫu 165 27.27 Mẫu 183 24.59 Mẫu 175 Mẫu 178 Mẫu 171 26.32 Mẫu 175 25.71 Hiện tượng Cháy hết rớt tàn Vận tốc cháy (mm/phút) Vận tốc cháy TB (s) 25.71 24.98 25.28 Khảo sát loại FR với hàm lượng FR 5% ,10%, 15% theo chuẩn UL-94 phương pháp đốt ngang với mẫu cho nồng độ FR (bảng 3.1) sau lấy kết trung bình Kết khảo sát thống kê bảng SVTH: Trần Trương Trọng Trí 34 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Bảng 3.8 Kết khảo sát theo phương pháp đốt ngang mẫu L1 Chiều dài cháy L (mm) Thời gian cháy t (s) Vận tốc cháy (mm/phút) Mẫu 75 206 21.84 Mẫu 75 260 16.85 Mẫu 75 260 17.30 Mẫu 75 250 18.00 Mẫu 75 229 19.65 Mẫu 75 230 19.56 Mẫu 154 29.22 Mẫu 86 HB Mẫu 20 195 6.15 Mẫu 50 360 8.3 Mẫu x x x Mẫu x x x Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu M.L1 (5%) M.L1 (10%) M.L1(15%) HB: mẫu đạt tiêu chuẩn UL-94 theo phương pháp đốt ngang SVTH: Trần Trương Trọng Trí Hiện tượng Vận tốc cháy trung bình (mm/phút) Cháy không tắt, rớt tàn 18.9 Cháy rớt tàn 14.56 Chuẩn HB (Tắt cháy trước vạch 25mm ) x: Mẫu không đốt 35 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Bảng 3.9 Kết khảo sát theo phương pháp đốt ngang mẫu L2 Chiều Thời dài cháy gian L (mm) cháy t (s) Mẫu Vận tốc cháy (mm/phút) Mẫu 75 260 17.3 Mẫu 75 223 20.1 Mẫu 75 275 16.36 Mẫu 75 294 15.31 Mẫu 67 348 11.55 M.L2 (5%) Hiện tượng Vận tốc cháy trung bình (mm/phút) Khơng tắt cháy, rớt tàn 16.12 Chuẩn HB (Tắt cháy trước vạch 25mm )không rớt tàn Chuẩn HB (Tắt cháy trước vạch 25mm ) Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu M.L2 (10%) M.L2 (15%) HB: mẫu đạt tiêu chuẩn UL-94 theo phương pháp đốt ngang SVTH: Trần Trương Trọng Trí 36 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Bảng 3.10 Kết khảo sát theo phương pháp đốt ngang mẫu NH4L1 Chiều dài cháy L (mm) Thời gian cháy t (s) Vận tốc cháy (mm/phút) Mẫu 75 209 21.53 Mẫu 75 269 16.73 Mẫu 75 218 20.64 Mẫu 75 238 18.91 Mẫu 75 247 18.22 Mẫu 75 219 20.55 Mẫu 14 175 4.8 Mẫu Mẫu 31 238 7.82 Mẫu Mẫu Mẫu 24 Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu M.NH4L1 (5%) M.NH4L1 (10%) M.NH4L1 (15%) 176 Hiện tượng Vận tốc cháy trung bình (mm/phút) Khơng tắt cháy, rớt tàn 19.43 Cháy tắt rớt tàn, có mẫu đạt chuẩn HB 6.94 Chuẩn HB (Tắt cháy trước vạch 25mm ) 8.2 HB: mẫu đạt tiêu chuẩn UL-94 theo phương pháp đốt ngang SVTH: Trần Trương Trọng Trí 37 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Bảng 3.11 Kết khảo sát theo phương pháp đốt ngang mẫu (NH4)3L2 Chiều dài cháy L (mm) Thời gian cháy t (s) Vận tốc cháy (mm/phút) Mẫu 75 330 13.64 Mẫu 75 327 13.76 Mẫu 75 360 12.50 Mẫu 75 360 12.50 Mẫu 75 315 14.29 Mẫu 75 340 13.24 Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu M.(NH4)3L2 (5%) M.(NH4)3L2 (10%) M.(NH4)3L2 (15%) Hiện tượng Vận tốc cháy trung bình (mm/phút) Cháy hết, rớt tàn 13.32 Chuẩn HB (Tắt cháy trước vạch 25mm ) Chuẩn HB (Tắt cháy trước vạch 25mm ) HB: mẫu đạt tiêu chuẩn UL-94 theo phương pháp đốt ngang Nhận xét: So sánh với mẫu trắng cho thêm FR vào thời gian cháy gần giảm xuống dẫn đến vận tốc cháy giảm đáng kể, đặc biệt với mẫu có hàm lượng FR 15% Qua cho thấy tăng hàm lượng FR lên khả ức chế cháy tăng lên rõ rệt Trong số mẫu chống cháy thêm vào L1, L2, NH4L1, (NH4)3L2 mẫu M.L1 (15%), M.L2 (10%), M.L2 (15%), M.NH4L1 (15%), M.(NH4)3L2 (10%), M.(NH4)3L2 (15%) có SVTH: Trần Trương Trọng Trí 38 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh vận tốc cháy Khi giảm tỷ lệ FR mẫu khơng có khả chống cháy tương đối thấp (vận tốc cao hơn) mẫu M.L1 (5%), M.L1 (10%), M.L2 (5%), M.NH4L1 (5%), M.NH4L1 (10%), M.(NH4)3L2 (5%) So sánh L1 với L2 NH4L1 (NH4)3L2 ta thấy L2 (NH4)3L2 có vận tốc cháy thấp L1 NH4L1 L2 (NH4)3L2 có khả kháng cháy cao Điều giải thích hai ligand muối amonium hai ligand tổng hợp hợp chất photpho, ligand hay muối amonium ligand chứa nhiều nhóm P-OH hay P-ONH4 có khả kháng cháy cao trình phân hủy nhiệt khử nước tạo amoniac polyphotphat hay polyphotphonat chế đề nghị sau: O O O P O P ONH4 T( C ) ONH4 O O O P OH OH P O OH O P O O O P - H2O O P OH OH O O P O P OH O -NH O O P O O O T( C ) P O P O O O Hình 3.3 Phương trình phản ứng tạo polyphotphat mạng SVTH: Trần Trương Trọng Trí 39 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Polyphotphonat mạng bền nhiệt đóng vai trị rào cản bề mặt nhựa làm cho nhựa cách biệt với oxy Do muối NH4L1, (NH4)3L2 tạo amoniac polyphotphonat chứa nhiều nhóm chức P-OH, chế đề nghị [2] Hình 3.4 Cơ chế phản ứng tạo polyphotphonat SVTH: Trần Trương Trọng Trí 40 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận 4.1.1 Trong q trình thực nghiệm tơi tổng hợp hai axit photpho hữu muối amonium chúng, chất nhận danh phương pháp phân tích phổ 1H NMR, FT-IR Bảng 4.1 Hiệu suất tổng hợp chất chống cháy FR Hiệu suất (%) Axit metyliminodimetylendiphotphonic (L1) 77 Axit nitrilotrismetylentriphotphonic (L2) 77 Amonium metyldimetylendiphotphonat (NH4L1) 84 Amonium nitrilotrismetylentriphotphonat ((NH4)3L2) 80 4.1.2 Đã khảo sát khả kháng cháy hợp chất tổng hợp composite gỗ-nhựa, sử dụng bột gỗ chưa xử lý nhựa LDPE với chất tương hợp fusabond PEg-MA − Kết đốt theo chiều dọc cho thấy mẫu ức chế cháy tốt, đạt tiêu chuẩn chống cháy UL-94 mức V-0 L1 (15%), L2 (15%), (NH4)3L2 (15%) Khi giảm tỷ lệ FR mẫu khơng cịn khả chống cháy L1 (10%), L2 (10%), NH4L1 (10%), (NH4)3L2 (10%) SVTH: Trần Trương Trọng Trí 41 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Cơng Tránh Bảng 4.2: Kết đo khả chống cháy FR phương pháp đốt theo chiều dọc FR (hàm lượng%) L1 Tiêu chuẩn UL-94 5% NC 10% NC 15% V-0 FR (hàm lượng%) NH4L1 5% L2 − 10% V-0 15% V-2 (NH4)3L2 Tiêu chuẩn UL94 5% NC 10% NC 15% NC 5% NC 10% NC 15% V-0 Kết đốt theo chiều ngang cho thấy mẫu ức chế cháy tốt, đạt tiêu chuẩn chống cháy UL-94 chuẩn HB L1 (15%), L2 (15%), (NH4)3L2 (15%) Khi giảm tỷ lệ FR mẫu khơng cịn khả chống cháy L1 (10%), NH4L1 (10%) Đối với L2 (10%)và (NH4)3L2 (10%) cịn khả chống cháy tốt, cho thấy L2 (NH4)3L2 chất làm chậm cháy tốt L1 NH4L1 Qua cho thấy tăng hàm lượng FR vận tốc cháy giảm SVTH: Trần Trương Trọng Trí 42 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Bảng 4.3: Kết đo khả làm chậm tốc độ cháy FR phương pháp đốt theo chiều ngang FR (hàm lượng) L1 L2 4.2 Vận tốc cháy trung bình (mm/phút) 5% 18.9 10% 14.56 15% FR (hàm lượng) Vận tốc cháy trung bình (mm/phút) 5% 19.43 10% 6.94 15% 5% 16.12 5% 13.32 10% 10% 15% 15% NH4L1 (NH4)3L2 Kiến nghị Do thời gian thực luận văn có giới hạn nên: − Chưa khảo sát khả chống cháy composite gỗ-nhựa với bột gỗ qua sử lý − Chưa tổng hợp metyliminodimetylendiphotphonat (Zn3(L2)2, đồng loại (ZnL1), muối kẽm photphat khác kẽm nitrilotrismetylentriphotphonat metyliminodimetylendiphotphonat (CuL1), đồng nitrilotrismetylentriphotphonat (Cu3(L2)2) so sánh chúng với NH4L1 (NH4)3L2 − Chưa khảo sát tính chất lý composite gỗ-nhựa có chất chậm cháy so sánh chúng với composite gỗ-nhựa khơng có chất chậm cháy Tơi muốn tiếp tục nghiên cứu mãng đề tài để ứng dụng chất chậm cháy composite với vật liệu tăng cường bột gỗ thơng gỗ thông dể bắt lửa loại gỗ để so sánh với khả chống cháy hợp chất chống cháy muối photphat với hợp chất chống cháy thơng thường khác SVTH: Trần Trương Trọng Trí 43 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B Tajeddin, R A Rahman, L C Abdulah, N A Ibrahim, Y A Yusof “Thermal Properties of Low Density Polyethylene - Filled Kenaf Cellulose Composites” European Journal of Scientific Research, 32 (2), 223-230, 2009 [2] Chun-Xia Zhao, Ya Li, De-Yi Wang, De-Long Wang, Yu-Zhong Wang, Synergistic Effect of Ammonium Polyphosphate and Layered Double Hydroxide on Flame Retardant Properties of Poly(vinyl alcohol), Polymer Degradation and Stability, 93, 1323-1331 [3] Hoàng Ngọc Cường Polyme kỹ thuật gia công Lưu hành nội Đại học Khoa Học Tự Nhiên TP HCM, 2010 [4] G Camino, L Costa M P Luda di Cortemiglia “Overview of Fire Retardant Mechanisms” Polymer Degradation and Stability, 33, 131-154, 1991 [5] I Bykov “Characterization of Natural and Technical Lignins using FTIR Spectroscopy” Master thesic, Lulea Univesity of Technology, 2008 [6] Joshua L.Jurs “Development and Testing of flame retardant additives and polymers” The national technical information service (NTIS), Spring filed, Virginia 22161, 1-16, 2007 [7] K Moedritzer, R R Irani “The Direct Synthesis of α-Aminomethylphosphonic Acids Manich-Type Reactions With Orthophosphorous Acid” J.OC, 31, 1603-1607, 1965 [8] M Drehe (Dragan), V Simulescu, G Ilia “Progress in the development flame retardants” Reviews in Chemical Engineering, 24, 274-276, 2008 [9] Nicole M Stark, Robert H White, and Craig M Clemons USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, Madison, Wisconsin Heat Release Rate of Wood-Plastic Composites [10] Shui-Yu Lu, I Hamerton “Recent developments in the chemistry of halogen-free flame retardant polymers” Progress in polymer science, 27, 1661-1712, 2002 SVTH: Trần Trương Trọng Trí 44 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Công Tránh MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Cơ chế chống cháy [4] [6] 1.2.1 Cơ chế hóa học 1.2.2 Cơ chế vật lý 1.3 Phân loại ứng dụng chất chống cháy [8], [10] 1.3.1 Vô 1.3.2 Hữu 1.3.3 Ứng dụng 1.4 Composite gỗ-nhựa (WPC) [9] 10 1.4.1 Vật liệu tăng cường (reinforcement) 11 1.4.2 Vật liệu (matrix) 14 1.4.3 Phụ gia tăng cường 16 1.5 Tiêu chuẩn chống cháy 17 1.5.1 Tiêu chuẩn đốt theo chiều dọc (ASTM D3801) 17 1.5.2 Tiêu chuẩn đốt theo chiều ngang (ASTM D635) 18 1.6 Mục tiêu đề tài 19 CHƯƠNG 20 THỰC NGHIỆM 20 2.1 Chuẩn bị 20 2.1.1 Hóa chất nguyên liệu 20 2.1.2 Dụng cụ - Thiết bị 20 2.1.3 Lấp hệ thống đun hồn lưu hệ thống quay 21 2.2 Thực nghiệm 22 2.2.1 Tổng hợp chất chậm cháy [5] 22 SVTH: Trần Trương Trọng Trí 45 Luận văn tốt nghiệp 2.2.2 GVHD: TS Nguyễn Công Tránh Gia công mẫu 24 CHƯƠNG 25 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 25 3.1 Tổng hợp ligand muối 25 3.1.1 Axit metyliminodimetylendiphotphonic (L1) 25 3.1.2 Axit nitrilotrismetylentriphotphonic (L2) 27 3.1.3 Amonium metylliminodimehylendiphotphonat (NH4L1) 28 3.1.4 Amonium nitrilotrismetylentriphotphonat ((NH4)3L2) 28 3.2 Khảo sát khả chống cháy composite gỗ-nhựa 29 3.2.1 Tiêu chuẩn đốt theo chiều dọc 29 3.2.2 Tiêu chuẩn đốt theo chiều ngang 34 CHƯƠNG 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41 4.1 Kết luận 41 4.2 Kiến nghị 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 SVTH: Trần Trương Trọng Trí 46 ... đề tài Composite gỗ-nhựa có nhiều ứng dụng xây dựng làm lan can, cầu, bàn ghế, vật trang trí gia đình … Composite dễ bắt cháy cấu trúc cacbon chúng Trong đề tài nghiên cứu này, tổng hợp ligand. .. L2 (NH4)3L2 có khả kháng cháy cao Điều giải thích hai ligand muối amonium hai ligand tổng hợp hợp chất photpho, ligand hay muối amonium ligand chứa nhiều nhóm P-OH hay P-ONH4 có khả kháng cháy... sát khả chống cháy composite gỗ-nhựa 3.2 Thành phần khối lượng composite gỗ-nhựa đem trộn có chất chống cháy với tỉ lệ phần trăm trình bày bảng đây: Bảng 3.1 Tỉ lệ phần trăm composite gỗ-nhựa