7.3.1熱分解過程特性分析
、季戊四醇（PER）、茶皂素（TS）以及複合型茶皂素膨脹型阻燃劑（TS-IFR）的TG-DSC曲線。由圖中[1]APP熱解曲線可知，APP熱降解過程大致可分為2個階段，300～400℃為第一階段，在這一階段，APP失重約10%，且在344.5℃處失重最明顯，這與APP降解釋放NH3和H2O等小分子有關。同時，在此過程中，磷酸進一步脫水生成聚磷酸或聚偏磷酸[159]。此外，由APP的DSC曲線可以看出，APP在這一階段吸收了大量的熱，其中在345.1℃處出現一個吸熱峰。這表明APP初步降解失重過程伴隨著吸熱反應的發生，且對熱量的需求較大。570-750℃溫度範圍為APP熱分解的第二階段，APP在這一階段失重最為嚴重，失重值高達64%，這是由於此溫度範圍內絕大多數磷酸、偏磷酸、聚磷酸、聚偏磷酸被蒸發釋放所致。同時，這一溫度範圍內，可能是由於APP在高溫作用下發生了相變化，曲線在587.3℃和674.9℃處出現2個熱吸收峰。
ER快速分解，且在328℃處出現最大失重速率，到340℃左右PER基本分解完全，且最終質量殘留率僅為3.0%。由PER的DSC曲線可知，PER在整個降解過程中出現3個熱吸收峰。其中第一個尖銳吸收峰出現在194.9℃處，為PER的晶型轉變吸收峰，且吸熱峰值最大，由於該變化為物理轉化，此過程中PER未出現明顯的熱失重現象[160]。第二、第三個吸熱峰分別出現在265.8℃和329.7℃溫度處，該兩處熱吸收峰的形成可能與PER的升華分解過程有關，且其溫度範圍恰好與TG曲線熱失重階段相應。
，由其熱重曲線可知，TS的熱降解過程大致也可分為2個階段：第一階段為脫水階段，溫度範圍為80～190℃，該階段TS中的自由水和部分結合水脫出，同時釋放氣體H2O。從190～450℃為TS的氧化分解階段，由於茶皂素的五環三萜結構及其配位基團的熱穩定性有差異，使得茶皂素的氧化降解階段較複雜，溫度範圍相對較寬。在此階段，茶皂素配糖基上的大量羥基脫去，生成H2O被釋放出去，這使得TS的TG曲線在210℃左右失重最為嚴重，隨後隨著溫度的升高，TS中的五環三萜結構被氧化，生成CO2和H2O氣體被釋放。由DSC曲線可知，從加熱初期到210℃範圍內，TS脫水分解，處於吸熱狀態，但此過程對熱量的需求量較小，但在熱失重階段，TS開始氧化放熱，且隨著熱降解過程的進行，釋熱峰變寬，且在357.3℃處出現一放熱峰，這可能是TS分解後形成的碳層被氧化放熱所致。
圖中[4]為TS-IFR的熱解曲線，其熱重曲線表明，TS-IFR的熱解過程更加複雜，其降解過程大致分為四個階段：TS-IFR在180℃之前失重很小，其總失重率僅為2.24%，主要是體係中的殘留水分揮發所致。其中180～290℃為熱解過程的第一階段，在這一階段，TS-IFR的茶皂素與季戊四醇脫水反應生成H2O，TS-IFR的熱失重約為16.3%。與此階段對應的是，該階段出現了2個熱吸收峰，分別為190.2℃處的PER晶型轉變吸收峰和263.2℃處的PER升華分解吸收峰，值得一提的是，該處出現的晶型轉變吸收峰的溫度較單組分PER稍微向低溫部分遷移，而且熱吸收峰值也大幅降低，這可能是體係中的TS發生脫水反應的影響。TS-IFR熱降解的第二階段溫度範圍為290～380℃，在此溫度範圍內TS-IFR的熱失重較為緩慢，約為13.4%，在該階段體係中的聚磷酸銨開始發生脫氨反應，催化茶皂素和季戊四醇脫水成炭，形成膨脹炭層，而APP脫去NH3後生成的磷酸、聚磷酸與部分茶皂素和季戊四醇反應生成聚磷酸酯，這一反應為放熱反應，與此相對應的在346.9℃處出現一個放熱峰，而APP在345.1℃處吸熱峰和PER在329.7℃處的吸熱峰均消失。第三熱失重階段為380～660℃溫度範圍，此階段的反應較為複雜，這其中包括從380～500℃溫度範圍內TS的五環三萜結構及其配糖基團的氧化反應以及APP第二階段的失重，從500～660℃溫度範圍，APP分解生成大量磷酸、偏磷酸、聚磷酸、聚偏磷酸分子並釋放。此外，偏磷酸、聚偏磷酸與茶皂素反應生成偏磷酸酯或偏聚磷酸酯，該過程為放熱反應。與此階段對應的是TS-IFR在427.8℃處出現一放熱峰。熱分解的第四階段為660-800℃溫度範圍，該階段為生產的磷酸酯發生分解反應，且該分解反應為吸熱反應，且TS-IFR最終的殘留率為26.4%。
APP、PER、TS以及TS-IFR的TG-DSC曲線可以看出，APP、PER、TS的混合後，三者發生協同作用，APP分解生成的無機酸催化TS和PER脫水成炭，形成膨脹炭層，同時，TS的加入可有效提高體係碳化物含量，與季戊四醇共同充當成炭劑，且殘炭效果好。因此，各個組分在體係中的協同作用能有效提高殘炭以及材料的阻燃作用。