可膨胀石墨_氢氧化铝复配改性聚氨酯泡沫的阻燃性能-舒中俊

磷系阻燃剂资源丰富，成本低廉，应用广泛，是很有发展前途的阻燃剂品种。

甲基膦酸二甲酯(DMMP)有无色、透明、高效、低毒、使用广泛、成本低廉等优点，可用于PU泡沫塑料、UP、EP。

磷系阻燃剂因具有阻燃、增塑双重功能而受到重视，它包括磷酸酯、含卤磷酸酯、复合磷酸酯及其衍生物、多磷酸酯和红磷5种类型，含磷胺类、反应型磷系化合物，特别是磷氮类膨胀型阻燃剂和高分子阻燃剂是非常有前途的阻燃剂。

有机硅系阻燃剂是无毒、耐高温、耐腐蚀的高分子化合物，我国已有几套万吨级装置，有发展高分子有机硅系阻燃剂的条件。

锑系阻燃剂以三氧化锑和五氧化二锑为主，一般用作溴系阻燃剂的协效剂。

采用微米化、纳米化、微胶囊化后可减少添加量。

铝、镁系阻燃剂是环保型产品，主要品种为氢氧化铝和氢氧化镁，它们除阻燃作用外还可减少有毒气体和烟雾，但缺点是添加量大，但经偶联剂表而处理后可起到阻燃和填充双重功能，并赋予制品电性能、耐热、耐候和力学性能，因而值得发展。

特别是，氢氧化镁是目前发展较快的品种。

加强表而改性以进一步提高阻燃性是研究重点。

红磷微胶囊化和红磷/膨胀石墨都是值得发展的品种，现已形成生产能力，今后应提高阻燃效率和扩大生产能力。

我国硼资源丰富，应加大硼酸盐阻燃剂的合成与开发，提高其耐水解稳定性，研究复配技术。

卤系阻燃剂是目前全世界产量很大的阻燃剂，其中以溴系阻燃剂为主。

工业上生产的氯系阻燃剂品种较少，主要为氯化石蜡、得克隆、海特酸及其酸酐，硬质聚氨酯泡沫中常用的含氯阻燃剂为三(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、磷酸三氯乙酯(TCEP)。

卤系阻燃剂虽然阻燃效果好、市场需求量大，但是卤系阻燃剂燃烧时生成大量的对人体和环境有害的烟、腐蚀性气体和有毒气体。

随着全世界范围内环保意识的增强，各国陆续出台各种法规逐步限制和禁止含卤阻燃剂的使用，因此，从长期发展的角度看，无卤阻燃是今后阻燃剂发展的方向。

江西美隆木材保护有限公司是一家以新西兰木材保护工艺技术支持为背景，以国内行业精英为人才基础，以严谨、务实、双赢为经营理念的专业从事木材保护（木材阻燃设备、木材防腐设备、防腐、阻燃、防火、炭化、建材蒸压釜）设备机组、各类木材防腐、阻燃剂的生产和销售的公司。

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。

阻燃剂的分类应用一.概述阻燃剂又称难燃剂，耐火剂或防火剂。

赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂。

依应用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

添加型阻燃剂直接与树脂或胶料混配，加工方便，适应面广，系阻燃剂的主体；反应型阻燃剂常作为单体键合到聚合物链中，对制品性能影响小且阻燃效果持久。

根据组成，添加型阻燃剂主要包括无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)、磷系阻燃剂(赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等)和氮系阻燃剂等。

反应型阻燃剂多为含反应性官能团的有机卤和有机磷的单体。

此外，具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴。

主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧，使其点燃时间增长，点燃自熄，难以点燃。

一般如PP、PA、PE、PS、ABS、EVA及PET、PBT等易燃的高分子塑料在特殊用途中都需要添加阻燃剂。

阻燃剂目前主要有有机和无机，卤素和非卤。

有机是以溴系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。

一般来讲有机阻燃具有很好的亲和力在塑料中，溴系阻燃剂在有机阻燃体系中占据绝对优势，虽然在环保问题上“非议”多端但一直难以有其他阻燃剂体系取代。

在非卤素阻燃剂中红磷是一种较好的阻燃剂，具有添加量少、阻燃效率高、低烟、低毒、用途广泛等优点。

红磷与氢氧化铝、膨胀性石墨等无机阻燃剂复配使用，制成复合型磷/镁、磷/铝、磷/石墨等非卤阻燃剂，可使用阻燃剂量大幅降低，从而改善塑料制品的加工性能和物理机械性能。

但普通红磷在空气中易氧化、吸湿，容易引起粉尘爆炸，运输困难，与高分子材料相溶性差等缺陷，应用范围受到了限制。

为弥补这方面不足，以扩大红磷应用范围，我们采用了国外先进的微胶囊包覆工艺，使之成为微胶囊化红磷。

微胶囊化红磷除克服了红磷固有的弊端外，并具有高效、低烟，在加工中不产生有毒气体，其分散性、物理、机械性能、热稳定性及阻燃性能均有提高和改善。

阻燃聚氨酯硬泡阻燃剂的研究进展许黛芳;俞科静;钱坤【摘要】The combustion degradation process of rigid polyurethane foam,the flame retardant mechanisms of flame retardant and the common flame retardants for rigid polyurethane foams were reviewed.The latest development of flame retardants in the rigid polyurethane foam was summarized.The synergistic effects of addition-type flame retardants and between addition-type and reactive-type flame retardants were also emphasized.The future development prospect of flame retardants in the rigid polyurethane foams was elaborated.%简要介绍了硬质聚氨酯泡沫的燃烧降解过程,并对其阻燃机理以及常用阻燃剂进行了全面概述.总结了近年来国内外有关聚氨酯泡沫阻燃剂的研究进展,重点介绍了添加型阻燃剂协同、添加型和反应型阻燃剂协同阻燃聚氨酯泡沫,并展望了聚氨酯泡沫阻燃剂的研究发展方向.【期刊名称】《宇航材料工艺》【年(卷),期】2018(048)003【总页数】6页(P6-11)【关键词】聚氨酯硬泡;阻燃;进展;协同作用【作者】许黛芳;俞科静;钱坤【作者单位】江南大学生态纺织教育部重点实验室,无锡 214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,无锡 214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TB320 引言聚氨酯硬泡(RPUF)质轻、隔热保温性好、吸音及缓冲抗震性优良，具有较高的压缩强度和较好的尺寸稳定性，广泛地应用于建筑、交通运输、石油化工管道和设备制造等行业［1－6］。

1.氢氧化铝简介氢氧化铝（Aluminium hydroxide），化学式Al(OH)3，是铝的氢氧化物。

氢氧化铝既能与酸反应生成盐和水，又能与强碱反应生成盐和水，因此也是一种两性氢氧化物。

相对分子质量78.0，白色结晶粉末，无臭、无味。

氢氧化铝开始脱水温度为200℃，300℃失去结晶水，溶于无机酸和碱性水溶液，不溶于水和乙醇。

多品种氧化铝由于其在晶形结构等方面的不同，使其表现出各种不同的性质，氧化铝及其水合物性质各异，差别很大。

氢氧化铝常见的有三种晶体结构，水铝石（γ-Al(OH)3）、拜铝石（α1-Al(OH)3）、诺铝石（α2-Al(OH)3），之外还有不定型氢氧化铝。

2.氢氧化铝作为阻燃剂的应用2.1阻燃的原理氢氧化铝是塑料和有机聚合物一种理想的阻燃剂填充料。

因为氢氧化铝为白色粉末，物理性质和化学化学性质稳定，不吸潮，粒度可按需要加工生产，无毒无害，熟化时白度不变，具有填充、阻燃、消烟三大功能。

当塑料或聚合物与外部热源接触而燃烧时，可分为以下几个阶段：（1）加热，（2）分解，（3）起火，（4）燃烧，（5）蔓延。

所有阻燃剂的作用原理都是通过抑制上述的一个或几个燃烧阶段来达到阻燃的目的的。

对氢氧化铝来说，它主要在加热和分解这两个阶段起作用，当受热温度超过200℃时，氢氧化铝开始吸热分解，放出三个结晶水。

该反应是强烈的吸热反应，分解时每克Al(OH)3吸热达878J，并且在300℃-380℃之间，其分解率最大，而这一温度范围又是大多数聚合物的分解温度。

正是基于氢氧化铝分解时大量吸热，因此，当含氢氧化铝的聚合物加热时，氢氧化铝因分解吸热，从而抑制聚合物温度的升高，降低其分解率；其次氢氧化铝在受热分解时放出水蒸汽，不会产生有毒、可燃或有腐蚀性的气体，同时稀释了聚合物分解所产生的各种可燃气体，使起火更加困难。

合成材料的阻燃性能与填料氢氧化铝的粒度有很大关系，随粒度的变细，限氧限数上升。

其次，填料的细化还有助于合成材料光滑度和力学性能的改善。

1.氢氧化铝简介氢氧化铝（Aluminium hydroxide），化学式Al(OH)3，是铝的氢氧化物。

氢氧化铝既能与酸反应生成盐和水，又能与强碱反应生成盐和水，因此也是一种两性氢氧化物。

相对分子质量78.0，白色结晶粉末，无臭、无味。

氢氧化铝开始脱水温度为200℃，300℃失去结晶水，溶于无机酸和碱性水溶液，不溶于水和乙醇。

多品种氧化铝由于其在晶形结构等方面的不同，使其表现出各种不同的性质，氧化铝及其水合物性质各异，差别很大。

氢氧化铝常见的有三种晶体结构，水铝石（ -Al(OH)3）、拜铝石（1-Al(OH)3）、诺铝石（2-Al(OH)3），之外还有不定型氢氧化铝。

2.氢氧化铝作为阻燃剂的应用2.1阻燃的原理氢氧化铝是塑料和有机聚合物一种理想的阻燃剂填充料。

因为氢氧化铝为白色粉末，物理性质和化学化学性质稳定，不吸潮，粒度可按需要加工生产，无毒无害，熟化时白度不变，具有填充、阻燃、消烟三大功能。

当塑料或聚合物与外部热源接触而燃烧时，可分为以下几个阶段：（1）加热，（2）分解，（3）起火，（4）燃烧，（5）蔓延。

所有阻燃剂的作用原理都是通过抑制上述的一个或几个燃烧阶段来达到阻燃的目的的。

对氢氧化铝来说，它主要在加热和分解这两个阶段起作用，当受热温度超过200℃时，氢氧化铝开始吸热分解，放出三个结晶水。

该反应是强烈的吸热反应，分解时每克Al(OH)3吸热达878J，并且在300℃-380℃之间，其分解率最大，而这一温度范围又是大多数聚合物的分解温度。

正是基于氢氧化铝分解时大量吸热，因此，当含氢氧化铝的聚合物加热时，氢氧化铝因分解吸热，从而抑制聚合物温度的升高，降低其分解率；其次氢氧化铝在受热分解时放出水蒸汽，不会产生有毒、可燃或有腐蚀性的气体，同时稀释了聚合物分解所产生的各种可燃气体，使起火更加困难。

合成材料的阻燃性能与填料氢氧化铝的粒度有很大关系，随粒度的变细，限氧限数上升。

其次，填料的细化还有助于合成材料光滑度和力学性能的改善。