硬質聚氨酯泡沫塑料阻燃及應用

1、硬質聚氨酯泡沫塑料的阻燃與應用Flame Retardancy and Appliation of Rigid Polyurethane Foams內容提要RPUF阻燃材料的需求與現(xiàn)狀RPUF的熱解機理RPUF常用阻燃劑RPUF阻燃方法RPUF阻燃需求與應用現(xiàn)狀 聚氨酯泡沫塑料（RPUF）是聚氨酯材料的重要品種之一，約占聚氨酯總產量的60以上，其中RPUF約占的近40，RPUF具有熱導率小、抗壓強度高、黏結性好、易于加工等優(yōu)點，廣泛應用于電器（冰箱、冰柜）、建筑墻體、工業(yè)管道及交通運輸冷藏車的隔熱保溫、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)無機保溫材料廣泛用于建筑領域已成為各國持續(xù)發(fā)展經濟、節(jié)約能源的重要措施之一。我國建筑能源消耗約占社會總能耗的30，這一數(shù)據(jù)已接近發(fā)達國家水平。但單位建筑面積的能耗卻遠高于發(fā)達國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)能領域發(fā)揮作用，其市場前景廣闊。RPUF阻燃需求與應用現(xiàn)狀建筑墻體燈罩RPUF阻燃需求與應用現(xiàn)狀冰箱保溫層冷藏車隔熱層RPUF熱解機理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)定劑反應而成。RPUF的熱分解主要分為個階段：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物為簡單的碳氫化合物、CO、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熱解機理其熱解過程主要有以下三種反應：（）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; 能與泡沫燃燒產物反應生成不易燃物質; 可

4、分解出能終止泡沫自由基氧化反應的物質。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；（）其他無機阻燃劑，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, 除考慮對制品的阻燃效果( 包

5、括長期阻燃效果、遇火時的煙霧性等) 外, 還需考慮加入阻燃劑對發(fā)泡工藝的影響, 以及對制品物性的影響。聚氨酯的阻燃方法主要有：（）采用非反應性添加型阻燃劑（）采用反應型阻燃劑。（）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, 泡沫中阻燃劑含量越高,則阻燃性越高。（一）非反應性阻燃劑條件限制液態(tài)添加型阻燃劑的加入對發(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; 且阻燃劑添加量過多會明顯延緩發(fā)泡時，阻燃劑對制品的某些物性有不良影響, 所以一般應在保證泡沫物性的前提下, 盡可能少用阻燃劑而達到阻燃效果。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)泡時加入。在組合聚醚中加入固態(tài)阻燃劑后一般需不停地攪拌, 以使料液均勻。固態(tài)阻燃劑會使物料粘度增加, 降低物料的流動性, 對泡沫性能有一定的負面影響; 顆粒越細越有利于阻燃性能的發(fā)揮, 并減輕對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聚氨酯泡沫座墊, 阻燃性較高,

7、 在國外被用于飛機上。但石墨會使硬質泡沫開孔率提高, 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）非反應性阻燃劑RPUF阻燃方法固、液態(tài)復合阻燃劑不同的阻燃元素、不同的阻燃劑復配使用, 會產生良好的協(xié)同效應。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,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; 二者結合使用, 不僅具有協(xié)同效應, 而且可調節(jié)反應物料的粘度, 得到高阻燃的聚氨酯泡沫塑料。（一）非反應性阻燃劑需要注意的是：并不是所有不同類型的阻燃劑都能產生協(xié)同效應，比如在軟泡中三聚氰胺與CR505 或與氫

8、氧化鋁無協(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型阻燃劑。含阻燃元素的多異氰酸酯實用中很少。反應型阻燃劑作為一種反應成分參與反應, 對材料性能的影響小, 能穩(wěn)定地結合到聚氨酯基體中, 使聚氨酯本身含有阻燃成分, 不會在長期使用過程中析出而降低阻燃性能。反應型阻燃劑品種也很多, 如: 三( 一縮二丙二醇) 亞磷酸酯( 俗稱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）反應性阻燃劑RPUF阻燃方法在泡沫塑料中引入異氰脲酸酯基團 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泡沫塑料。異氰脲酸酯是由3 個異氰酸酯基團在催化劑作用下通過三聚反應形成的六元雜環(huán)。含異氰脲酸酯結構的泡沫塑料具有良好的阻燃性和耐熱性能。（三）其他阻燃方法開孔泡沫塑料浸漬阻燃劑用含樹脂粘合劑的阻燃劑溶液或分散液浸漬處理開孔聚氨酯泡沫塑料, 可得阻燃泡沫塑料。因為軟泡為開孔柔性材料, 所以此法一般可應用于軟質聚氨酯泡沫塑料; 經過壓軋除去多余溶液, 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，在對聚氨酯泡沫塑料進行阻燃時在對聚氨酯泡沫塑料進行阻燃時, 需盡可能需盡可能減少阻燃處理對發(fā)泡工藝和泡沫性能的不利影響減少阻燃處理對發(fā)泡工藝和泡沫性能的不利影響, 同時同時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、低鹵或無鹵阻燃劑。采用高效、低鹵或無鹵阻燃劑。謝謝觀賞！謝謝觀賞！人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨