1、石墨烯改性聚氨酯软泡复合材料的制备实验
1.1实验的主要原料及设备
原料:石墨烯纳米片；聚瞇多元醇,分子量3 000；甲苯二异氤酸酯;硅油；三乙烯二胺;辛酸亚锡。
实验设备:氧指数测定仪;烟密度测试仪;烟气成分分析仪;热重分析仪。
1.2实验所需样品的加工
该实验主要是以石墨烯作为添加剂，运用一步法进行样品的加工和制备，为石墨烯改性聚氨酯软泡的复合材料制作提供基础。
实验操作的主要步骤是：第一，取适量的石墨烯纳米片放人盛有聚醯多元醇的烧杯中进行混合并不断搅拌,再将少量的水、三乙烯二胺、辛酸亚锡和硅油一同放入杯中，充分进行搅拌，得到的混合液是A组分。
第二，另取一烧杯，加入适量的甲苯二异氤酸酯，令其为B组分。这时将B组分迅速倒入A组分溶液中，充分进行搅拌,待混合完成后,倒入准备好的模具中，完成反应后进行发泡，将其放置1 d,这样就能得到石墨烯改性聚氨酯软泡材料的模型样品。按照要求能够合成此样品，具体的样品数量可根据表1所示，加工出不同的石墨烯改性聚氨酯软泡复合材料。
2、开展实验的科学理论分析
2. 1氧指数研究
复合材料的氧指数能够反映材料的可燃程度，也是衡量燃烧情况的指标。根据氧指数的分数高低，将材料分为易燃材料、可燃材料、难燃材料和不燃材料四个等级。
图1是根据石墨烯的含量添加绘制的聚氨酯软泡的氧指数示意图。由图1可看出，不含石墨烯的软泡材料的氧指数是易燃材料，当石墨烯的含量不断增加时,聚氨酯软泡的复合材料氧含量逐渐增加,石墨烯添加量在10%时达到峰值。
石墨烯的加入对聚氨酯软泡的氧指数没有太大影响，分析石墨烯可能具有阻燃因素。
2.2烟密度分析
将合成材料进行燃烧实验分析,能够看出，在燃烧过程中会产生有毒气体,这些气体会对光线产生吸收作用,使空气中的能见度严重降低，制约人员的疏通,容易产生安全事故。运用烟气的光强度衰减量可估算烟密度。
由图2可观察聚氨酯软泡烟密度与时间的变化，能够看出聚氨酯软泡燃烧过程中产生的烟气，会随着时间的增加逐渐减小，这时逐渐加入石墨烯,聚氨酯软泡的烟含量会持续降低，特别是当石墨烯添加量为10%时，会出现最大烟密度的降低，说明抑烟状况比较理想。
加入石墨烯时，聚氨酯软泡的烟密度呈明显的下降趋势，这能为火灾留有一定的救援时间，最大限度挽回损失。
2. 3烟气成分分析
聚氨酯软泡在空气中能够燃烧,且会放出大量有害气体，特别是释放一氧化碳气体，会对人体造成严重损伤。发生火灾时，一氧化碳会被人体吸收，造成身体机能障碍，甚至会威胁生命。
由图3(a)能够看出，燃烧过程中有毒气体的生成率与燃烧时间相关。聚氨酯软泡在燃烧时会产生有毒气体一氧化碳，而石墨烯具有抑制聚氨酯软泡燃烧产生气体的效果。
从图3(b)能够看出，石墨烯的加入会使二氧化碳的数量先增加后逐步减少，这也说明加入石墨烯对燃烧生成二氧化碳没有过大影响。
3、石墨烯改性材料抑烟分析
聚氨酯软泡材料燃烧过程主要为：A.加热。由于聚氨酯软泡材料自身具有易燃特点，达到燃点时会迅速升温燃烧。
B.改性材料在燃烧过程中，随着温度的升高，材料会分解生成可燃气体，在空气中进行反应,生成有害的一氧化碳气体。
C.燃烧形成的火焰会进行热传递，将燃烧产生的热量传给易燃材料，通过热分解效应形成可燃气体,导致聚氨酯软泡在燃烧时会产生多种可燃气体，最终形成对人体有害的烟气。
新型石墨烯材料是一种二维片状结构,具有极强的表面积，能够最大限度消除碳氢化合物和芳香族化合物，以减少烟雾的形成，降低烟气的伤害。石墨烯片还具有较强的稳定性,最大限度抑烟,减少有害气体生成。
4、结语
石墨烯具有较强的聚氨酯软泡燃烧抑制功能，具有明显的热稳定性。聚氨酯软泡燃烧后，添加一定量的石墨烯，会出现残炭率最大值,说明石墨烯形成的炭层具有隔绝氧气功能，能够提高产品的阻燃效果。
石墨烯具有的二维片状结构能够吸收碳氢化合物，最大程度抑制烟雾的生成。
石墨烯片还具有隔绝作用，能够防止气体扩散,有效降低有毒有害气体的生成量。
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