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。     

无卤阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展

硬质聚氨酯泡沫(RPUF)因具有低密度、低导热系数等优点,广泛应用于建筑保温、轨道交通等多个领域.然而其存在极易燃且燃烧过程放出大量有毒气体和烟雾等问题,使用中存在很大的火灾安全隐患,需要对其进行阻燃处理.随着人们环保和健康意识的提高,卤系阻燃剂由于在燃烧时释放出卤化氢腐蚀性气体,产生有毒致癌物质(如多溴代二苯并二噁英(PBDD)),已被欧盟RoHS指令及联合国环境署发布的《斯德哥尔摩公约》等法律法规限制或禁用.因此,新型环保型无卤阻燃剂的研发和应用亟需得到发展.近年来,无卤含磷、含氮阻燃剂、无机纳米粒子、膨胀型阻燃剂等多种阻燃体系均被用于RPUF阻燃改性研究.本文依据RPUF的应用性能与燃烧降解特性,从添加型、反应型和纳米复合型阻燃剂三方面,概述了近年来国内外阻燃RPUF复合材料的发展现状与阻燃机制,并展望了高效、无卤、绿色环保的反应型阻燃剂与生物基阻燃聚氨酯的合成研究在实现无卤高效阻燃聚氨酯中的发展趋势.     

水用量对全水发泡聚氨酯泡沫形态和力学性能的影响

采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)并结合物理力学性能测试,对高水用量(3phr~11phr)所制备的全水发泡低密度聚氨酯泡沫的形态和力学性能进行表征,结果表明,水用量逐渐从3phr增加到11phr,发泡聚氨酯物料的乳白时间、凝胶时间和不粘手时间逐渐延长,泡沫中的取代脲结构含量和氢键化程度逐渐增加,泡沫密度和力学性能逐渐降低,泡孔平均孔径呈先增大、后减小的趋势,然而泡沫的比强度和氨基甲酸酯含量变化不大。     

结构型阻燃聚氨酯硬质泡沫研究进展

综述了近年来国内外研究者在硬质聚氨酯泡沫(RPUF)结构阻燃技术方面的研究进展,概述了RPUF阻燃机理,并对结构型阻燃RPUF的市场前景进行了展望。     

不同粒径可膨胀石墨无卤阻燃高密度硬质聚氨酯泡沫塑料研究

采用高速混合破碎机对可膨胀石墨（EG）进行处理，制得不同粒径的EG。考察了不同粒径EG填充的硬质聚氨酯泡沫塑料（RPUF）的微观形态，研究了EG对于RPUF燃烧行为的影响。结果表明：EG的粒径越小，其在聚氨酯体系中的分散就越困难；20％未经处理的EG粒子（EGO）填充的RPUF氧指数为39．5％，比未填充的RPUF氧指数提高了近一倍，而经过13min破碎的EG粒子（EG13）其氧指数仅为23．5％，     

低密度阻燃聚氨酯硬质泡沫的制备及性能初探

以聚醚多元醇、异氰酸酯、三乙烯二胺、二甲乙醇胺、二月桂酸二丁基锡、1,1-二氯-1-氟代乙烷(HCFC-141B)、水、硬泡硅油、三(2-氯丙基)磷酸酯等为原料,制备了聚氨酯硬质泡沫。实验考察了发泡剂、异氰酸酯、阻燃剂用量对聚氨酯泡沫性能的影响。结果表明,每100 g聚醚中加入1.25 g水、33.54 g HCFC-141B和155.01 g异氰酸酯时,产品的力学性能和尺寸稳定性较好。当阻燃剂用量为22.59 g时,材料的燃烧性能得到改善。实验初步确定了发泡的较优配方,得到了性能较好的聚氨酯硬质泡沫。扫描电镜(SEM)测试表明泡孔呈近似球形、各向同性的闭孔结构,孔径分布较均匀。     

氯化亚锡对阻燃体系复合酚醛泡沫性能的影响

以多聚磷酸铵、季戊四醇、氯化亚锡为原料组成膨胀型阻燃系统,研究氯化亚锡添加量对膨胀型阻燃系统复合酚醛泡沫的极限氧指数、燃烧热量释放速率、燃烧总热释放量、有效燃烧热量、耗氧量、烟气释放、有毒气体释放等的影响。研究结果表明阻燃体系复合泡沫的极限氧指数在72.8%~74.5%之间,展现出良好的阻燃性,阻燃体系对酚醛泡沫的阻燃符合气相阻燃的机理,并且在氯化亚锡添加量为1.5%时,阻燃体系复合泡沫的阻燃性能最优。     

磷酰胺类阻燃剂的合成及在硬质聚氨酯泡沫塑料中的应用

以亚磷酸二甲酯、二乙胺、正丁胺、环己胺为原料合成3种磷酰胺类阻燃剂二甲基-N,N-二乙基磷酰胺(DMDEPR)、二甲基-N-丁基膦酰胺(DMBPR)和二甲基-N-环己基磷酰胺(DMCHPR),用红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪和热重分析仪对其进行表征并研究了3种不同结构的磷酰胺类阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)阻燃性能的影响。结果表明,3种磷酰胺类阻燃剂和RPUF相容性较好,对RPUF力学性能影响不大。磷酰胺类阻燃剂的添加均使RPUF的阻燃性能有所提高,其中具有叔酰胺结构的DMDEPR阻燃效果最好,DMDEPR阻燃的RPUF热稳定性最高,添加10phr DMDEPR的RPUF其残炭量从空白RPUF的16.0%上升到25.2%。     

含磷本质阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能

以苯基膦酰二氯(BPOD)和乙二醇(EG)为原料合成含磷长链二元醇(P-polyol),用于制备含磷本质阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF),研究了P-polyol对聚氨酯泡沫塑料性能的影响。结果表明,使用P-polyol制备的聚氨酯泡沫,含磷量为1.82%时,极限氧指数达到24.7%;微型燃烧量热仪(MCC)测试显示,燃烧过程的热释放容量、总热释放量和热释放峰值均有所下降。热重分析(TGA)结果显示,在氮气中热分解后700℃的残炭量为22.6%,在空气中热氧化分解后700℃的残炭量为17.0%,较纯RPUF均提高了1倍以上。阻燃后聚氨酯泡沫的压缩强度比空白组提高了130%,并保持了原有的冲击强度,这一优点是众多添加型阻燃剂难以实现的。     

三种阻燃剂对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响

通过在聚氨酯硬泡中加入膨胀土、有机磷、石墨三种阻燃剂,进行各单组份和三种阻燃剂协同作用对聚氨酯硬泡的阻燃性能及力学性能影响的对比实验。实验结果表明以聚醚多元醇10 g为基准,燃剂添加量为60%且重量比为膨胀土∶有机磷∶石墨=1∶1∶2时阻燃效果最佳,其压缩强度为0.129 8 MPa,氧指数达到了32,火焰等级为5 VA,各项指标均达到了应用要求。     

氨基树脂型膨胀阻燃剂处理软质聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能

首先合成了两种氨基树脂型膨胀阻燃剂(简称FR)并应用于软质聚氨酯泡沫塑料(简称SPUF),所得阻燃SPUF采用热重分析、锥形量热仪研究其热解、阻燃性能,并用Kissinger方程计算SPUF的动力学参数热解活化能的变化,结果发现,阻燃SPUF的热量释放、烟气、CO和CO2排放大大降低,剩炭率增加,添加质量分数30%的阻燃剂可使材料氧指数(LOI)达27左右,有较好的阻燃效果,并根据其对力学性能的影响选出了适宜的SPUF阻燃剂。阻燃SPUF热解活化能降低~50 kJ/mol,表明阻燃剂对SPUF的热解具有催化成炭作用。     

磷杂菲反应型阻燃多元醇制备聚异氰脲酸酯硬泡及性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、顺丁烯二酸、丙三醇、乙二醇为原料,合成出一种基于磷杂菲基团的新型无卤阻燃多元醇。通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱表征了目标化合物的基本结构,热失重测试表明硬泡的残炭量也随阻燃多元醇的增加而升高,锥形量热测试表明阻燃多元醇的加入,使热释放速率和总热释放量大幅下降,阻燃多元醇制备的硬泡极限氧指数为26.7,达到UL-94V0级,压缩强度测试结果表明阻燃泡沫能满足建筑用聚氨酯硬泡保温材料高承载使用要求。     

紫外光交联无卤阻燃聚乙烯醋酸乙烯酯绝缘材料的研制

以聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)为树脂基体,氢氧化镁(MH)为无卤阻燃剂,并分别加入表面改性剂硬脂酸(SA)和十一烯酸(UA),通过紫外光辐照进行交联,通过凝胶含量测试、红外光谱、扫描电镜等测试研究了交联及2种不同的表面改性剂对EVA/MH性能的影响。研究结果表明,在含有UA的EVA/MH体系中交联后材料的拉伸强度达到10 MPa以上,断裂伸长率达到150%以上,同时氧指数达到43以上。通过微观研究表明这主要是由于含乙烯基的UA在交联过程中参与了交联反应形成了交联点,同时提高了氢氧化镁与树脂基体EVA的界面作用。     

反应型膦酸酯阻燃剂的合成及在聚氨酯阻燃中的应用

基于磷-氢键与羰基加成反应采用"一锅法"合成3种含羟基的反应型磷系阻燃剂:2-(5,5-二甲基-2-氧代-1,3,2-二氧杂磷杂环己基)-2-丙醇(DMTO)、2-(5,5-二甲基-2-氧代-1,3,2-二氧杂磷杂环己基)-2-苯乙醇(RLGL)和2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂[5.5]十一烷-3,9-二氧-3,9-二异丙醇(DPDM)。以红外光谱、核磁共振、质谱及热重分析对其进行表征,进一步将DMTO,RLGL和DPDM以不同添加量对聚氨酯(PU)进行阻燃改性,研究化合物的构效关系。结果表明,3种阻燃剂对PU皆具有明显的促进成炭作用,随添加量的增加,极限氧指数(LOI)增长显著,其中PU-DMTO 10%的LOI值可达26%,使用量为5%时,阻燃PU的UL-94等级都可达V-0级。扫描电镜测试结果表明,其燃烧后残炭表面呈致密炭层,具有凝聚相阻燃特征。     

CMSs/APP对PET阻燃性能的影响

结合阻燃剂复配技术,以碳微球(CMSs)与聚磷酸铵(APP)为添加材料,通过熔融共混法制备了CMSs/APP/PET复合材料。采用锥形量热仪(CONE)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、扫描电镜(SEM)等对CMSs/APP/PET复合材料的阻燃性能进行了研究,并对CMSs与APP的配比及含量进行优化。结果表明,单独添加3%CMSs可使PET的LOI值提高到25.1%,释热速率峰值(PHRR)从513.22 kW/m²下降到382.51 kW/m²,但该复合材料不能通过UL-94的测试;单独添加3%APP仅可使PET的LOI值提高到21.9%,但其UL-94可达到V-0级。通过探讨不同配比的CMSs/APP对PET阻燃性能的研究发现,在CMSs/APP的添加量为2%,质量比为1∶2时,CMSs/APP/PET复合材料的阻燃效应最佳,其LOI值可达27.5%, PHRR值下降了45.4%,总产烟量(TSP)由14.4 m²下降到12.4 m²,残炭量由13.2%增加到17.3%,且UL-94可达到V-0级,可满足PET在不同燃烧方向的阻燃要求。     

埃洛石自组装涂层在软质聚氨酯泡沫上的制备及其阻燃抑烟性能

使用层层自组装技术在软质聚氨酯泡沫(PUF)表面制备含埃洛石的层层自组装涂层,使用扫描电子显微镜、能谱分析仪和锥形量热仪等手段对涂层进行表征,研究了涂层对PUF的热稳定性、燃烧性能及烟气释放性能的影响。结果表明：埃洛石基涂层由埃洛石、海藻酸钠和聚乙烯亚胺组成,能均匀地附着在PUF表面;涂层能延缓PUF在高温条件下的热解且使残炭量明显增多;三层埃洛石基涂层PU-3的热释放速率峰值、烟气释放速率峰值以及总烟气释放量比纯PUF(PU-0)分别降低了57.3%、58.9%和80.7%。这表明,埃洛石涂层能提高材料的热稳定和火灾安全性。     

一种新型有机硅(ZD)在无卤阻燃电缆料中的应用

以硫化硅橡胶为原料制备了一种新型有机硅阻燃增效剂(ZD),并将其与Mg(OH)2和Al(OH)3配合加入EVA/LLDPE中得到多相复合体系无卤阻燃电缆护套料。燃烧性能测试的结果表明,ZD对聚合物/氢氧化物体系明显起到阻燃协同作用,复合材料的氧指数提高到33,且消除了燃烧滴落现象。用扫描电镜分析了复合体系的界面特点,发现ZD的加入增强了氢氧化物粉体与基体树脂的界面相互作用,使复合体系的力学强度保持较高。自制ZD与已见报道的进口有机硅和硅树脂对比,在对无卤阻燃体系的阻燃和力学性能改善方面均有明显优势,并探讨了其机理。