1、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的阻燃與應(yīng)用Flame Retardancy and Appliation of Rigid Polyurethane Foams內(nèi)容提要RPUF阻燃材料的需求與現(xiàn)狀RPUF的熱解機(jī)理RPUF常用阻燃劑RPUF阻燃方法RPUF阻燃需求與應(yīng)用現(xiàn)狀 聚氨酯泡沫塑料（RPUF）是聚氨酯材料的重要品種之一，約占聚氨酯總產(chǎn)量的60以上，其中RPUF約占的近40，RPUF具有熱導(dǎo)率小、抗壓強(qiáng)度高、黏結(jié)性好、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電器（冰箱、冰柜）、建筑墻體、工業(yè)管道及交通運(yùn)輸冷藏車(chē)的隔熱保溫、航空航天燃料保溫及仿木裝飾等方面，其中建筑隔熱保溫是近年應(yīng)用的重要方面。采用聚氨酯等高分子泡

2、沫塑料替代傳統(tǒng)無(wú)機(jī)保溫材料廣泛用于建筑領(lǐng)域已成為各國(guó)持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、節(jié)約能源的重要措施之一。我國(guó)建筑能源消耗約占社會(huì)總能耗的30，這一數(shù)據(jù)已接近發(fā)達(dá)國(guó)家水平。但單位建筑面積的能耗卻遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家用作保溫隔熱材料的阻燃RPUF需求巨大；阻燃低煙低毒的RPUF保溫隔熱材料必將在建筑節(jié)能領(lǐng)域發(fā)揮作用，其市場(chǎng)前景廣闊。RPUF阻燃需求與應(yīng)用現(xiàn)狀建筑墻體燈罩RPUF阻燃需求與應(yīng)用現(xiàn)狀冰箱保溫層冷藏車(chē)隔熱層RPUF熱解機(jī)理RPUF是以聚醚多元醇、二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）為基本原料，加入催化劑、發(fā)泡劑和泡沫穩(wěn)定劑反應(yīng)而成。RPUF的熱分解主要分為個(gè)階段：第一階段（250前），分解為多元醇和異氰酸酯；第二階

3、段（250300），多元醇熱分解；第三階段（400之后），異氰酸酯的熱分解最終熱分解產(chǎn)物為簡(jiǎn)單的碳?xì)浠衔铩O、CO2、HCN、甲醇、乙腈、丙烯腈、丙腈、吡咯、苯胺、芐腈、喹啉、苯基異氰酸酯及殘?zhí)?。RPUF熱解機(jī)理其熱解過(guò)程主要有以下三種反應(yīng)：（）分子斷裂為異氰酸酯和醇：（）生成伯胺、烯烴和CO2：（）生成仲胺和CO2：阻燃原理一般通過(guò)添加阻燃劑提高泡沫塑料的阻燃性, 以延緩燃燒、阻煙甚至使著火部位自熄; 也可采用含阻燃元素的多元醇( 即反應(yīng)型阻燃劑) 為泡沫原料。阻燃劑必須具有以下一種或數(shù)種功能: 能在著火溫度或接近著火溫度下吸熱分解成不可燃物質(zhì); 能與泡沫燃燒產(chǎn)物反應(yīng)生成不易燃物質(zhì); 可

4、分解出能終止泡沫自由基氧化反應(yīng)的物質(zhì)。RPUF常用阻燃劑（）鹵代磷酸酯：磷酸三（ 氯乙基）酯（TCEP）、磷酸三（ 氯異丙基）酯（TCPP）、磷酸三（，二氯異丙基）酯 （TDCPP）等；（）膦酸酯：甲基膦酸二甲酯（DMMP）、丙基膦酸二甲酯（DMP）等；（）含氮阻燃劑：三聚氰胺、氰脲酸三聚氰胺等；（）膨脹型阻燃劑：可膨脹石墨、聚磷酸銨（APP）、三聚氰胺多磷酸鹽等；（）其他無(wú)機(jī)阻燃劑，如氫氧化鋁、氫氧化鎂及紅磷等。RPUF阻燃方法含磷、氮、鹵素、銻、鋁、硼等元素的塑料制品具有較好的阻燃性能。一般可在配方中添加阻燃劑,使聚氨酯泡沫塑料具有一定的阻燃性能。選擇阻燃劑, 除考慮對(duì)制品的阻燃效果( 包

5、括長(zhǎng)期阻燃效果、遇火時(shí)的煙霧性等) 外, 還需考慮加入阻燃劑對(duì)發(fā)泡工藝的影響, 以及對(duì)制品物性的影響。聚氨酯的阻燃方法主要有：（）采用非反應(yīng)性添加型阻燃劑（）采用反應(yīng)型阻燃劑。（）其他阻燃方法RPUF阻燃方法液態(tài)阻燃劑聚氨酯泡沫用阻燃劑以液態(tài)阻燃劑為主。液體阻燃劑主要是含磷、氯、溴元素的有機(jī)化合物。如三( 2-氯丙基) 磷酸酯(TCPP )、三( 2-氯乙基) 磷酸酯(TCEP)等。加入阻燃劑延緩了泡沫的熱分解, 使起始分解溫度提高。在一定程度內(nèi), 泡沫中阻燃劑含量越高,則阻燃性越高。（一）非反應(yīng)性阻燃劑條件限制液態(tài)添加型阻燃劑的加入對(duì)發(fā)泡工藝的影響不大, 但由于阻燃劑的增塑作用, 將泡沫的硬

6、度降低; 且阻燃劑添加量過(guò)多會(huì)明顯延緩發(fā)泡時(shí)，阻燃劑對(duì)制品的某些物性有不良影響, 所以一般應(yīng)在保證泡沫物性的前提下, 盡可能少用阻燃劑而達(dá)到阻燃效果。RPUF阻燃方法固態(tài)阻燃劑固態(tài)阻燃劑添加到液態(tài)原料中容易沉淀, 一般在發(fā)泡前或發(fā)泡時(shí)加入。在組合聚醚中加入固態(tài)阻燃劑后一般需不停地?cái)嚢? 以使料液均勻。固態(tài)阻燃劑會(huì)使物料粘度增加, 降低物料的流動(dòng)性, 對(duì)泡沫性能有一定的負(fù)面影響; 顆粒越細(xì)越有利于阻燃性能的發(fā)揮, 并減輕對(duì)泡沫物性的不利影響三聚氰胺( 蜜胺) 是一種用于模塑聚氨酯泡沫的固體阻燃劑 , 主要通過(guò)分解吸熱發(fā)揮阻燃效果, 在歐洲已大量使用含膨脹性石墨的軟質(zhì)聚氨酯泡沫座墊, 阻燃性較高,

7、 在國(guó)外被用于飛機(jī)上。但石墨會(huì)使硬質(zhì)泡沫開(kāi)孔率提高, 影響絕熱效果。另外還有聚磷酸銨( APP)，紅磷，氫氧化鋁粉末等固態(tài)阻燃劑（一）非反應(yīng)性阻燃劑RPUF阻燃方法固、液態(tài)復(fù)合阻燃劑不同的阻燃元素、不同的阻燃劑復(fù)配使用, 會(huì)產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)。如磷化物與含氮化合物等一起使用, 有顯著的協(xié)效作用;磷、鹵阻燃劑共同使用時(shí),阻燃效果更佳。固態(tài)阻燃劑使物料粘度增加, 而液態(tài)阻燃劑降低物料粘度; 二者結(jié)合使用, 不僅具有協(xié)同效應(yīng), 而且可調(diào)節(jié)反應(yīng)物料的粘度, 得到高阻燃的聚氨酯泡沫塑料。（一）非反應(yīng)性阻燃劑需要注意的是：并不是所有不同類(lèi)型的阻燃劑都能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，比如在軟泡中三聚氰胺與CR505 或與氫

8、氧化鋁無(wú)協(xié)同阻燃效果 。RPUF阻燃方法含磷、氮或( 和) 鹵素的多元醇及異氰酸酯等都是聚氨酯的反應(yīng)型阻燃劑。含阻燃元素的多異氰酸酯實(shí)用中很少。反應(yīng)型阻燃劑作為一種反應(yīng)成分參與反應(yīng), 對(duì)材料性能的影響小, 能穩(wěn)定地結(jié)合到聚氨酯基體中, 使聚氨酯本身含有阻燃成分, 不會(huì)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中析出而降低阻燃性能。反應(yīng)型阻燃劑品種也很多, 如: 三( 一縮二丙二醇) 亞磷酸酯( 俗稱(chēng)P430) 、三( 聚氧化烯烴)磷酸酯、三( 聚氧化烯烴) 亞磷酸酯、三( 氰化多元醇) 磷酸酯二溴戊二醇的聚醚多元醇溶液等（二）反應(yīng)性阻燃劑RPUF阻燃方法在泡沫塑料中引入異氰脲酸酯基團(tuán) 制備阻燃泡沫塑料的方法除加入阻燃劑外

9、, 還有其它幾種方法, 其中主要是制造聚異氰脲酸酯硬質(zhì)泡沫塑料。異氰脲酸酯是由3 個(gè)異氰酸酯基團(tuán)在催化劑作用下通過(guò)三聚反應(yīng)形成的六元雜環(huán)。含異氰脲酸酯結(jié)構(gòu)的泡沫塑料具有良好的阻燃性和耐熱性能。（三）其他阻燃方法開(kāi)孔泡沫塑料浸漬阻燃劑用含樹(shù)脂粘合劑的阻燃劑溶液或分散液浸漬處理開(kāi)孔聚氨酯泡沫塑料, 可得阻燃泡沫塑料。因?yàn)檐浥轂殚_(kāi)孔柔性材料, 所以此法一般可應(yīng)用于軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料; 經(jīng)過(guò)壓軋除去多余溶液, 烘干即可得到阻燃軟泡RPUF阻燃方法最后，最后，需要注意的是需要注意的是，在對(duì)聚氨酯泡沫塑料進(jìn)行阻燃時(shí)在對(duì)聚氨酯泡沫塑料進(jìn)行阻燃時(shí), 需盡可能需盡可能減少阻燃處理對(duì)發(fā)泡工藝和泡沫性能的不利影響減少阻燃處理對(duì)發(fā)泡工藝和泡沫性能的不利影響, 同時(shí)同時(shí)也必須兼顧低煙也必須兼顧低煙霧等環(huán)保要求霧等環(huán)保要求, 采用高效、低鹵或無(wú)鹵阻燃劑。采用高效、低鹵或無(wú)鹵阻燃劑。謝謝觀賞！謝謝觀賞！人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨