聚氨酯泡沫的阻燃研究

聚氨酯的燃烧和阻燃聚氨酯材料是由碳—碳键为基本结构组成的有机高分子聚合物，属于可燃物质。

用聚氨酯材料生产的各类产品与制品，在人们的社会活动中随处可见。

由于它们处在各种各样的环境之中，引发火灾的几率较高。

由各种引火源引发聚氨酯材料的燃烧以及伴随燃烧产生的烟雾毒性，已成为消防安全密切关注的重点之一，对有关聚氨酯产品及生产制定了日益严格的阻燃标准和法规。

同时，聚氨酯产品的生产所使用的大量原料多属于有机化合物和聚合物，也同属于可燃物之列，而在生产中使用的许多原料助剂，如有机溶剂及其配置的涂料、脱模剂等，因闪点、着火点较低，都存在不同程度的燃烧隐患；此外，在大型软质聚氨酯块泡的生产中，由于使用高水量配方生产低密度泡沫体产生的热量多而泡沫体的散热性差，因此在贮存过程中，由泡沫体产生自燃而引发的火灾也曾有发生。

由聚氨酯泡沫体等燃烧产生的火灾危害，不仅来源于燃烧本身产生的大量热辐射而引发的火焰的蔓延和扩大，同时还来源于燃烧时产生的烟雾和分解释放出来的诸多有毒气体。

许多火灾报告指出：由燃烧烟雾和有毒气体造成人员伤亡的比例远远高于真正燃烧本身造成的伤亡人数。

因此，为保证生产过程和使用过程中的防火安全，必须系统地研究该类产品的燃烧机理、检测方法以及阻燃办法，制定产品的生产、使用安全标准和法规。

下面，洛阳天江化工新材料有限公司将就聚氨酯泡沫的燃烧机理以及阻燃方法这两方面为大家进行简单介绍。

一、燃烧机理在聚氨酯产品中，由于聚氨酯泡沫塑料的质量轻、体积大且传热系数低、最易发生燃烧，因此将它作为燃烧行为的研究对象最具有代表性。

一般物质的燃烧行为基本可分为三个阶段：第一个阶段为物质引燃和火焰蔓延的初期阶段；第二个阶段为物质的完全燃烧的发展阶段；第三个阶段则为火焰衰减、燃烧熄灭的最终阶段。

洛阳天江化工新材料有限公司在这里告诉大家，物质引燃的难易程度是物质燃烧行为的第一表征，它与物质本身的化学结构、组成、传导能力、热分解温度以及反应所产生的气体和液滴的助燃程度等因素有关。

聚氨酯泡沫塑料的阻燃聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比表面积大，未经阻燃处理的聚氨酯是可燃物，遇火会燃烧并分解，产生大量有毒烟雾，给灭火带来困难。

特别是聚氨酯软泡开孔率较高，可燃成分多，燃烧时由于较高的空气流通性而源源不断地供给氧气，易燃且不易自熄。

聚氨酯泡沫塑料的许多应用领域如建筑材料、床垫、家具、保温材料、汽车座垫及内饰材料等，都有阻燃要求。

国外对聚氨酯泡沫材料的阻燃相当重视，颁布了许多有关阻燃的法规和阻燃标准。

在我国，对用于飞机、轮船、铁路车辆、汽车、其它重要场所及设施的聚氨酯泡沫，先后都提出了阻燃要求，且很多已采用了阻燃级聚氨酯泡沫[1]。

所谓阻燃，实际上指达到某种规范或某种试验方法的一个具体标准，塑料的“阻燃”或“难燃”一般只是对于小火而言，在大火中仍能燃烧。

不过阻燃性能好的泡沫塑料遇小火年自熄，不易引起火灾；在火灾中，由于燃烧性能的降低，可降低火灾蔓延及产生刺激性有毒烟雾的危险。

已有大量的文献综述阻燃剂在聚氨酯泡沫塑料中的应用[1～3]，现根据部分文献数据，对聚氨酯泡沫塑料的阻燃技术作一简单的综述。

1997年颁布国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB8624-1997）（以下简称《标准》），于1997年4月1日实施，规定中的氧指数、垂直燃烧法、烟密度3项指标，更为严格的测定硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能，即用着火性、火焰传播性，烟密度3项综合指标衡量材料的阻燃性能。

B1等级材料指标：1）氧指数大于32%；2）平均燃烧时间30s，平均燃烧高度小于250mm；3）烟密度等级SDR＜75。

1 阻燃原理一般，通过添加阻燃剂提高泡沫塑料的阻燃性，以延缓燃烧、阻烟甚至使着火部位自熄。

也可采用含阻燃元素的多元醇(即反应型阻燃剂)为泡沫原料。

阻燃剂必须具有以下一种或数种功能：能在着火温度或接近着火温度下吸热分解成不可燃物质；能与泡沫燃烧产物反应生成不易燃物质；可分解出能终止泡沫自由基氧化反应的物质。

聚氨酯泡沫塑料的阻燃聚氨酯泡沫塑料是一种广泛应用于建筑、交通工具、电子电器、包装等领域的材料。

与传统的聚苯乙烯泡沫塑料相比，聚氨酯泡沫塑料具有更高的强度和较好的防潮、防水性能。

但是，聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能却较差，易引起火灾事故。

因此，在提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能方面，进行了大量的研究。

聚氨酯泡沫塑料的阻燃机理聚氨酯泡沫塑料的基础材料是聚异氰酸酯（Polyisocyanurate）。

在生产过程中，需要将异氰酸酯与多元醇反应，生成聚氨酯多元醇（Polyurethane）。

在加入膨胀剂后，聚氨酯多元醇开始氧化聚合反应，生成大量水和二氧化碳，从而形成泡沫结构。

然而，聚氨酯泡沫塑料在长时间高温的条件下，易引发燃烧。

由于聚氨酯泡沫塑料中含有大量的烃类有机物，燃烧后会产生大量有害气体，从而对环境和人体健康造成极大的危害。

因此，提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能，对于减少火灾事故和保护环境具有极其重要的意义。

提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能的方法1.添加阻燃剂在聚氨酯泡沫塑料的生产过程中，可以添加阻燃剂。

阻燃剂是一种可以减少燃烧或延缓燃烧的添加剂。

在实验室的测试中，添加阻燃剂确实能够显著提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能。

然而，阻燃剂的添加量过大会影响泡沫的物理性能，从而降低泡沫的强度和密度，使其难以正常使用。

因此，在实际应用中，需要选择合适的阻燃剂，准确控制添加量。

2.添加无机材料另一种提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能的方法是添加无机材料，如纳米氧化铝、纳米钛白粉等。

这些无机材料能够单独或者与阻燃剂共同作用，产生化学反应，从而减缓聚氨酯泡沫塑料燃烧的速度。

添加无机材料能够显著提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能，且不会对泡沫的物理性能产生不利影响。

3.改变聚氨酯的结构改变聚氨酯的结构也是提高聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的一种方法。

例如，通过选择合适的异氰酸酯和多元醇，可以得到不同结构的聚氨酯，从而影响其燃烧机理和热分解性能。

同时，也可以通过改变材料的配方、工艺等方法来调整其物理性能和化学性能，从而提高其阻燃性能。