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说说聚氨酯泡沫阻燃技术及发展方向

 聚氨酯泡沫阻燃技术分类

聚氨酯泡沫(PUF)的阻燃技术分为结构型阻燃添加型阻燃技术

结构型阻燃剂直接接枝在反应原料(如多元醇或异氰酸酯)上,参与反应。添加型阻燃技术中添加的阻燃组分称为添加型阻燃剂。这种阻燃剂可以是不具有反应活性但有阻燃作用的物质,将其均匀分散在PUF基体中阻止燃烧发生,也可以是在原料中添加含氯、溴、磷等阻燃元素的物质,部分或全部参与燃烧,生成的物质起到阻燃作用。

聚氨酯泡沫3个燃烧阶段

PUF的燃烧可以分为3个阶段。

1阶段为热量积蓄:由于PUF的导热系数较低,一旦受热便会迅速升温。

2阶段为热分解与燃烧:当温度上升到PUF的分解温度时,材料就会降解和分解产生大量的可燃气体,可燃气体与氧气接触发生反应进而燃烧。

3阶段为热传递与火焰蔓延:燃烧产生的大量热量,持续传导到邻近区域,使火焰蔓延并持续燃烧。

所用阻燃剂种类

PUF所用阻燃剂按照阻燃组分可分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硼系阻燃剂、填充型阻燃剂和膨胀型阻燃剂。卤系阻燃剂已经不被提倡乃至禁止使用。

磷系阻燃剂

磷系阻燃剂可以分为无机型和有机型两种。无机型磷系阻燃剂主要包括红磷、磷酸盐等;有机型磷系阻燃剂主要包括磷酸酯、亚磷酸酯、次磷酸酯、有机磷盐及磷杂环化合物等。

氮系阻燃剂

氮系阻燃剂主要是三聚氰胺及其盐类(如氰脲酸盐、磷酸盐、硼酸盐、双氰胺盐及胍盐等)

硼系阻燃剂

硼系阻燃剂分为无机硼系阻燃剂和有机硼系阻燃剂。无机硼系阻燃剂使用最为广泛的是硼酸锌,它具有良好的阻燃性能,且抑烟作用佳。硼酸锌受热至300℃ 以上释放结晶水,吸收大量热量,生成的B2O3玻璃状薄膜可以覆盖在聚合物上,起到隔热隔氧作用。

填料型阻燃剂

填料型阻燃剂是聚合物阻燃剂中用量最大的一类,其价格低廉,稳定性好,但填充量大,阻燃效率低。主要的填料型阻燃剂包括A12(OH)3 Mg(OH)2CaCO3 。其中,MgA1系阻燃剂同时具备阻燃、填充、抑烟功能。

膨胀型阻燃剂

膨胀型阻燃剂一般由脱水剂、成炭剂和气源组成。添加了膨胀型阻燃剂的PUF在受热时表面会生成一层均匀的炭质泡沫层,起到隔热、隔氧、抑烟、防止溶液产生的作用,起到阻燃效果。

复配型阻燃剂

为提高PUF的阻燃性能,通常在阻燃剂中引入两种或两种以上阻燃元素,可以是同种类型的阻燃剂,也可以是不同类型的阻燃剂。

今后发展方向

1、对无机添加型阻燃剂进行结构改性以提升阻燃效果。探索研究新的阻燃剂的表面处理工艺和超细化纳米技术,提高微胶囊化和表面改性后的阻燃剂微粒的产率,进一步改善其在PUF中的分布。

2、深入研究阻燃剂复配后的协效作用机理。加强对阻燃机理的研究,为阻燃剂配方设计提供有效的理论依据,减少阻燃剂用量,提高阻燃效果。

3、可在阻燃剂合成过程中,向同一分子中嵌入多种阻燃元素进行协同阻燃是制备高效阻燃剂更有效的途径。

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