硬质聚氨酯泡沫材料用无卤阻燃剂的研究进展

聚氨酯常用卤系阻燃剂存在燃烧时释放卤化氢腐蚀性气体及有毒有害物质的问题,危害人体健康。近年来,无卤阻燃剂以无卤、低烟、环保的优势,已逐渐替代卤系阻燃剂用于硬质聚氨酯泡沫阻燃。该文介绍了添加型阻燃剂和反应型阻燃剂最新研究进展,重点概括了添加型无机阻燃剂(如金属氢氧化物及氧化物、无机磷系、无机硅系及其协同阻燃剂、纳米材料)、添加型有机阻燃剂(如有机氮系、有机磷系、有机硅系及有机硅系及其协同阻燃剂)、膨胀型阻燃剂(可膨胀石墨、氮、磷膨胀型阻燃剂)及含氮、磷、硅的反应型阻燃剂的特点、阻燃机理及其对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响;对聚氨酯泡沫用无卤阻燃剂阻燃机理进行了阐述;最后,对聚氨酯泡沫用无卤阻燃剂今后发展的热点进行了展望。

无卤阻燃全水发泡聚氨酯硬质泡沫的研究进展

聚氨酯硬质泡沫塑料是一种综合性能优异的功能材料,应用十分广泛。近年来,随着环保标准与防火要求的提高,与聚氨酯硬质泡沫相关的研究取得了可喜的成果。为了给后续研究提供参考,对比分析了氯氟烃、戊烷等物理发泡剂和全水化学发泡对阻燃的影响,介绍了阻燃聚氨酯硬质泡沫的发展概况,梳理了无卤阻燃聚氨酯硬质泡沫的阻燃机理,综述了阻燃聚氨酯硬质泡沫在重点领域的应用进展情况。

复合型无卤液体阻燃剂开发及其应用研究

对市场主流的液体阻燃剂与自主开发阻燃剂EPPE进行了性能对比,通过开展液体阻燃剂选择与评价、抗烧芯剂选择与评价、抗烧芯剂添加量的确定等工作开发了复合型无卤液体阻燃剂,采用该复合型液体阻燃剂添加10份可通过FMVSS-302、XF303-2001(软质阻燃聚氨酯泡沫塑料)Q(A)阻燃等级,主流的液体阻燃剂B、A添加15份以上才能达到相同阻燃等级,复合型液体阻燃剂添加量少、阻燃性能良好,具有较好的市场推广前景。

低烟无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体护套料的改性

为研究适用于低烟无卤阻燃线缆的热塑性聚氨酯弹性体(TPU),文中以TPU为基材,选用氢氧化铝(ATH)、二苯基磷酸酯(BDP)为阻燃剂,硼酸锌(ZB)、有机处理蒙脱土(OMMT)为阻燃协效剂,制备出低烟无卤阻燃TPU护套料,并通过垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、NBS烟密度仪等手段,研究TPU护套料的阻燃及产烟性能。试验结果表明:表面处理ATH相比未处理ATH具有更高的机械性能;磷酸酯在提高材料阻燃性能的同时,还降低了改性过程对TPU的性能损伤;ZB、OMMT均能提高TPU的阻燃性能,降低材料的烟密度,但与ZB相比,OMMT对阻燃性能与烟密度的改进效果更佳。

无卤阻燃聚氨酯的性能研究

采用磷系包覆次磷酸铝和氮系三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂进行复配,通过极限氧指数测试、UL-94垂直燃烧测试及力学性能测试等研究了复合阻燃剂粒径分布、配比及添加量对聚氨酯(PU)材料阻燃性能的影响。结果显示:添加24质量份平均粒径3~5μm的复合阻燃剂,PU的UL-94垂直燃烧测试达到了V-0级,极限氧指数达到了29.0%。

矿用反应型无卤有机注浆加固材料阻燃性能研究

针对普通聚氨酯注浆加固材料(PU)卤素含量高,造成煤化工企业催化剂中毒失活的问题,合成了一种反应型无卤有机注浆加固材料(PU-NH);借助极限氧指数(LOI),探究PU-NH的阻燃性能;通过热重差示扫描量热分析(TG-DSC)和锥形量热分析,探究PU-NH的热稳定性和燃烧性能。结果表明:PU-NH为难燃材料,与PU相比,PU-NH表现出更优异的热稳定性能,且PU-NH烟释放量降低了39.3%,一氧化碳释放量降低了50.75%。材料燃烧后炭渣的扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)的表征结果表明:PU-NH燃烧后炭渣呈“蜂窝状”结构,燃烧时表面形成一层蓬松而致密的炭层,可有效隔绝氧气,并降低热传导速率,这是材料表现出良好阻燃性能的根本原因;同时,PU-NH炭渣中碳元素高,也有利于炭层的形成,提高了耐氧化能力。煤矿井下注浆试验结果表明,PU-NH的性能高于煤矿加固煤岩体用高分子材料的行业标准,加固后可有效提高煤岩体承载能力,保障工作人员生命安全。

无卤阻燃微孔聚氨酯弹性体减振材料的制备

采用预聚体法制备得到微孔聚氨酯弹性体,比较了多元醇种类及其配比、阻燃体系和协效剂种类对弹性体性能的影响。结果表明:在聚四氢呋喃1000、聚醚多元醇C2020质量比为1:2,阻燃剂添加质量份数为甲基膦酸二甲酯10份、聚磷酸铵30份、膨胀石墨10份时,制备得到的阻燃微孔聚氨酯弹性体的极限氧指数可达到29.2%,拉伸强度为2.2MPa,断裂伸长率为170%,材料综合性能最佳。通过扫描电镜、热重分析仪、红外热重联用仪、锥形量热仪对所制备得到的微孔聚氨酯弹性体进行表征,结果表明:阻燃微孔聚氨酯弹性体表面在燃烧过程中能生成致密的炭层,从而提高阻燃性能,在燃烧过程中的平均热释放速率下降54%,热释放总量下降29%,有效地延缓火焰的发展速度,燃烧过程中释放的烟气释放速度和释放总量亦显著降低,更加有利于火场人员的逃生。

聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术的研究进展

简要介绍了研究无卤阻燃技术对聚氨酯泡沫塑料(PUF)阻燃的必要性和重要性,并对不同类型阻燃剂对PUF的阻燃剂机理做了介绍。较全面地综述了反应型和添加型无卤阻燃剂对PUF阻燃的研究进展。其包括添加型阻燃剂中的有机添加型和无机添加型阻燃剂。另外,在无机膨胀型阻燃剂中,特别介绍无卤可膨胀石墨(EG)对PUF阻燃的研究进展。最后指出功能化的核壳结构无卤复合阻燃剂将是聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术研究和发展的必然趋势。

高回弹聚氨酯软泡的无卤阻燃研究

随着人们环保意识的不断提高,卤系阻燃剂的毒性问题受到越来越多的关注,阻燃剂无卤化已经成为必然趋势。间苯二酚双(二苯基磷酸酯)齐聚物(RDP)阻燃剂是一种无卤添加型阻燃剂,因具有优异的热稳定性和低挥发性而得到广泛应用。实验中分别用它与膨胀石墨来阻燃高回弹聚氨酯软泡并进行了二者协同阻燃聚氨酯软泡的研究。用氧指数仪和民航飞机用垂直燃烧方法测试表征了制备的泡沫样品,并对其阻燃性能进行了研究。

无卤阻燃型软质聚氨酯泡沫塑料的研究进展

综述了近年来有关无卤阻燃型聚氨酯软质泡沫的研究进展,包括含磷阻燃剂、含氮阻燃剂、无机阻燃剂和复合阻燃剂。介绍了国内外阻燃型聚氨酯软质泡沫材料的最新情况;阐述了阻燃剂的阻燃方法,并对阻燃型聚氨酯软质泡沫材料的发展趋势进行了展望。

无卤型阻燃全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能研究

采用实验所得的最佳全水发泡工艺,制备了ODP值为零的硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF),其压缩强度满足GB10800-89《建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫材料》的要求。在此工艺下,以季戊四醇螺环磷酸(SP-DPA)为阻燃剂制备了无卤阻燃RPUF,讨论了SPDPA含量对RPUF性能的影响。SEM和耐水溶性测试表明SPDPA与RPUF基体有良好的相容性。当SPDPA的添加质量份数为30份时,RPUF的氧指数达到26.0,能达到UL-94 V-0阻燃级别。TGA测试表明阻燃RPUF有良好的成炭能力,SEM证明了燃烧后的RPUF表面能形成非常致密的炭层。SPDPA的加入对RPUF的力学性能影响较小,当SPDPA添加质量份数为30份时,其压缩强度仍能满足GB10800-89的要求。

软质聚氨酯泡沫塑料用无卤阻燃剂的研究

本文以羟基苯氧膦丙烯酸(CEPP)和三聚氰胺(MA)为原料合成了一种含磷、氮无卤阻燃剂(CMA),采用FT-IR表征了阻燃剂的化学结构,并将该阻燃剂用于软质聚氨酯泡沫(FPUF)的阻燃。用扫描电镜(SEM)研究了阻燃剂的加入对FPUF的形态的影响,通过LO I和垂直燃烧(Cal.117A)测试研究了该阻燃剂对FPUF的阻燃效果。结果表明,CMA可以有效提高FPUF的阻燃性:当CMA的添加量为10%时,FPUF即可通过Cal.117A测试,其LO I值也从17.3提高到23.0;随阻燃剂添加量的增加,FPUF的阻燃性能也逐渐提高。TG测试结果表明CMA的加入对FPUF的热稳定性没有多大影响。

纳米金属氧化物对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响

在聚氨酯硬泡阻燃配方中加入纳米金属氧化物,利用氧指数分析仪、热重分析仪、微型量热仪和热重红外联用,研究了纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米三氧化二铁这3种纳米金属氧化物对阻燃改性聚氨酯硬质泡沫的热分解过程和阻燃性能的影响。结果表明,金属纳米氧化物的加入可以减少材料热解过程中可燃性物质的含量,促进不燃性物质的生成,提高残碳量,降低材料的燃烧性能。

无卤添加型阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能研究

初步探讨了无毒、无卤的添加型阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁和尿素对硬质泡沫燃烧性能的影响,结果表明,阻燃材料的单独和复配添加都对硬质聚氨酯泡沫的燃烧性能有一定的提高。红外光谱研究表明,阻燃剂没有参与硬质泡沫的聚合反应,对硬质泡沫的微观结构没有影响。差热分析对燃烧机理的研究表明,阻燃剂的添加有助于吸收硬泡燃烧过程中释放的热量,控制硬泡的放热速度,提高硬泡的燃烧性能。

纳米硅溶胶改性水性聚氨酯及其阻燃性能

采用超声波分散法制备了一系列纳米硅溶胶/水性聚氨酯无卤阻燃材料(SWPU),并对其分子结构、乳液粒径及稳定性、胶膜吸水率、极限氧指数(LOI)、热性能、力学性能及形貌等进行测定与表征。结果表明,硅溶胶粒子与水性聚氨酯粒子间存在相互作用,改性后的聚氨酯乳液具有良好的分散性和稳定性,聚氨酯的拉伸强度和耐水性提高,热稳定性也提升,热分解速率降低。当聚氨酯胶膜中硅元素含量为3.52%时,极限氧指数由17.0%提高到25.5%,残碳率由2.0%增加到15.0%,聚氨酯的阻燃性能得到较大提高,而聚氨酯的断裂伸长率仅下降14.6%,仍体现出良好的力学性能。

软质聚氨酯泡沫无卤阻燃研究进展

结合飞机使用的软质聚氨酯泡沫,综述了近10年来国内外有关其无卤阻燃剂的研究进展,包括含磷阻燃剂、含氮阻燃剂、无机阻燃剂和复合阻燃剂,介绍了相应的阻燃效果和阻燃机理等。指出采用具有抑烟性能的复合阻燃剂阻燃软质聚氨酯泡沫是必然趋势。

无卤阻燃增强硬质聚氨酯泡沫塑料的研究

采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯、泡沫稳定剂、催化剂及发泡剂等为基本原料,以聚磷酸铵(APP)、可膨胀石墨(EG)及膨润土(BT)为阻燃剂及填料,通过一步发泡法制备了无卤阻燃增强硬质聚氨酯泡沫塑料。研究了APP、EG、BT对泡沫力学性能、阻燃性能以及泡孔结构的影响。结果表明,APP质量分数为15%,EG为7.5%,膨润土为2.5%时可以制得力学性能和阻燃性能均优良的聚氨酯泡沫塑料。在该条件下,泡沫的压缩强度为0.271 MPa,平均孔径为322μm,极限氧指数达到29.5%。

含磷反应型阻燃剂阻燃PUF的应用进展

综述了不同结构的含磷反应型阻燃剂特点以及阻燃机理。不同结构的含磷阻燃剂的阻燃机理有所区别,并且对聚氨酯泡沫(PUF)阻燃性能及力学性能的影响也有差异。概述了不同结构含磷反应型阻燃剂在PUF中的应用进展。最后展望了PUF阻燃改性的未来方向:高效低毒、相容性好、价廉的含磷反应型阻燃剂是未来PUF阻燃领域的发展方向。

无卤阻燃全水发泡聚氨酯硬质泡沫的结构与性能研究

采用可膨胀石墨(EG)与聚磷酸铵(APP)、氢氧化铝(ATH)组成无卤复配体系阻燃全水发泡聚氨酯硬质泡沫(RPUF),并研究了其结构与性能。结果表明,27%(质量分数)的EG能使RPUF的LOI达到37%,但会破坏RPUF的结构完整性,使其压缩强度比纯RPUF降低27.5%;EG/APP/ATH复配体系具有良好阻燃协同效应,能很好地平衡阻燃RPUF的阻燃和力学性能,当其组份比为6/2/2、含量为27%(质量分数)时,阻燃RPUF的LOI达到39%,该复配阻燃剂对RPUF的结构影响小,阻燃RPUF的压缩强度为326kPa,仅略低于纯RPUF。

三元包覆微胶囊化红磷阻燃RPUF的研制

制备了有机-无机三元包覆微胶囊化红磷(TMRP),并将其与甲基磷酸二甲酯(DMMP)复配为阻燃剂制备了硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF),考察了TMRP/DMMP质量比和用量对RPUF的阻燃性能、力学性能、动态力学性能和热失重性能的影响。结果表明;TMRP,DMMP对RPUF有阻燃协同效应,当TMRP/DMMP质量比为1:1时,效果最好;添加TMRP/DMMP质量分数5%后,极限氧指数可达22.5%,垂直燃烧级别达到UL94V-0级,且对弯曲性能影响很小;动力学性能分析表明,TMRP/DMMP的加入略微降低了RPUF的玻璃化转变温度;热失重分析、残炭的红外光谱分析和体式显微镜分析表明,TMRP/DMMP能促进RPUF成炭,形成膨松的炭层,提高RPUF的阻燃性能。