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阻燃剂应用于聚氨酯的原理1. 聚氨酯简介聚氨酯是一种重要的聚合物材料，具有优异的物理性能和广泛的应用领域。
它由异氰酸酯与多元醇反应而成，具有良好的韧性、耐磨性和耐撕裂性。
然而，由于聚氨酯在高温下容易燃烧，在一些特殊场合下需要采用阻燃剂来提高其阻燃性能。
2. 阻燃剂的分类阻燃剂主要可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。
2.1 无机阻燃剂无机阻燃剂是由无机盐和无机氧化物等组成的，常见的无机阻燃剂包括氢氧化铝、纳米氧化锆、磷酸铵等。
无机阻燃剂主要通过吸热分解、抑制燃烧气体的生成、形成隔热保护层等方式起到阻燃的作用。
2.2 有机阻燃剂有机阻燃剂是由含有氨基、酚基、磷酸酯等功能性团的有机化合物组成的，常见的有机阻燃剂包括氯化烷基磷酸酯、三聚氰胺磷酸盐等。
有机阻燃剂主要通过减缓燃烧速率、阻断燃烧链反应等方式发挥阻燃作用。
3. 阻燃剂应用于聚氨酯的原理阻燃剂应用于聚氨酯的原理主要通过以下几个方面实现。
3.1 阻断燃烧链反应有机阻燃剂中含有磷酸酯等功能性团，这些团在高温下会发生分解并产生磷酸等物质，这些物质能够阻断燃烧链反应，从而降低聚氨酯的燃烧速率。
3.2 吸热分解无机阻燃剂中的无机盐和无机氧化物在高温下会吸收热量并发生分解反应，这个过程需要吸收大量的热量，从而使聚氨酯的温度下降，延缓燃烧反应的进行。
3.3 隔热保护层无机阻燃剂能够在聚氨酯表面形成一层致密的隔热保护层，该层能够阻止热量向内部传播，限制燃烧蔓延的范围。
3.4 减少燃烧气体的生成无机阻燃剂和有机阻燃剂能够抑制聚氨酯在燃烧过程中产生大量的有害气体，如一氧化碳、二氧化碳等，从而减少烟雾的产生，降低火灾对人体的危害。
4. 阻燃剂的选择与应用在选择阻燃剂时，需要考虑聚氨酯材料的具体使用环境以及阻燃剂的性能要求。
一般来说，无机阻燃剂适用于要求高阻燃性能和耐高温性能的场合，而有机阻燃剂适用于要求性能综合、成本相对较低的场合。
具体应用时，可以通过添加适量的阻燃剂粉末或涂层的方式将阻燃剂直接加入聚氨酯材料中，也可以将阻燃剂涂覆在聚氨酯材料表面形成阻燃层。
山东师范大学科技成果——纳米增强阻燃聚氨酯成果简介聚氨酯（polyurethane，简称PU）是世界六大合成材料之一，具有优良的物理力学性能、电学性能、声学性能及耐化学腐蚀性能，并与多种材料有很强的粘接力，从而被广泛用作石油化工管道、冷藏设备、运输设备以及建筑物等的保温隔热材料。
但是未经阻燃处理的聚氨酯材料极限氧指数一般低于19%，属易燃材料，并在燃烧过程中放出HCN、CO等有毒气体，在火灾中常常给人们的生命和财产带来严重的危害。
在不降低其原有性能的基础上，增加阻燃性能具有重要意义。
但目前国内在该领域的研究与国外相比存在较大差距：在材料的阻燃性能上，国内产品的阻燃性能远远不足；在高性能阻燃聚氨酯的生产技术上，目前国内的阻燃工艺生产技术尚处研发阶段，达不到批量生产的要求，迟迟不能实现规模化，导致高性能阻燃聚氨酯产品主要靠进口。
研究新型高性能阻燃聚氨酯材料生产方法，解决阻碍阻燃聚氨酯产业化的共性关键技术，并快速实现规模化生产显得尤为迫切与重要。
针对阻燃聚氨酯生产技术中存在的上述问题，为了解决阻燃聚氨酯批量生产的瓶颈，本项目利用无机纳米粒子的特性，在阻燃性能提高上，一方面利用纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝等无机纳米粒子阻燃剂与甲基膦酸二甲酯（DMMP）协同作用，达到高效阻燃；另一方面利用无机纳米粒子比表面积效应吸附、捕集材料燃烧时产生的烟、气，减少发烟，降低有毒气体的释放，达到阻燃并兼具低毒的绿色阻燃效果。
在阻燃聚氨酯的生产技术方面，解决无机纳米粒子的加入对有机高分子聚合反应体系造成的不利影响，探索优化出无机纳米材料与有机反应体系的最佳聚合工艺条件。
例如生产中存在的无机纳米粒子在有机反应体系中的团聚、聚沉作用，分散不均问题，纳米粒子的助催化作用对聚合工艺的改变问题等。
本项目通过改变纳米粒子的尺寸、用量，在工程上通过选用合适的反应器，解决反应工艺中出现的关键技术难点问题，以达到批量生产要求。
最终成功地研制出纳米增强的系列低烟、高阻燃、高回弹、高力学强度的新型高性能阻燃聚氨酯材料。
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(PU)的防火等级认定1.按《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB8624-1997）标准，聚氨酯达到B2级要求，添加特殊阻燃剂后可以到达B1级。
某些指标达到A级2 GB8624-1997指标不燃类材料(A级）1 A级匀质材料按GB/T5464进行测试，其燃烧性能应达到a)炉内平均温升不超过50℃；b)试样平均持续燃烧时间不超过20s；c)试样平均质量损失率不超过50％。
2 A级复合(夹芯)材料达到下述各项要求的材料，其燃烧性能定为A。
a)按GB／T 8625进行测试，每组试件的平均剩余长度≥35 cm(其中任一试件的剩余长度>20cm)，且每次测试的平均烟气温度峰值≤125℃，试件背面无任何燃烧现象，b)按GB／T 8627进行测试，其烟密度等级(SDR)≤15，c)按GB／T 14402和GB／T 14403进行测试．其材料热值≤4.2 MJ／kg，且试件单位面积的热释放量≤16．8MJ／m^2；d)材料燃烧烟气毒性的全不致死浓度LCo≥25mg／L.可燃类材料(B级)1 Bl级材料达到下述各项要求的材料，其燃烧性能定为B1级．a)按GB／T 8626进行测试，其燃烧性能应达到GB／T 8626所规定的指标且不允许有燃烧滴落物引燃滤纸的现象；b)按GB／T 8625进行测试，每组试件的平均剩余长度≥15cm（其中任一试件的剩余长度>0cm)，且每次测试的平均烟气温度峰值≤200℃。
c)按GB／T 8627进行测试，其烟密度等级(SDR)≤75．2 B2级材料按GB／T 8626进行测试燃滤纸的现象。
其燃烧性能应达到GB/T 8626所规定的指标，且不允许有燃烧滴落物引燃滤纸的现象。
3其他标准1)1997年颁布的国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》GB8624-1997，其B1等级PU材料指标，氧指数必须大于32；2)2006年颁布的国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2006，提出PU复合风管材料指标是烟密度SDR≤25。
和其他大多数高分子材料一样，聚氨酯不耐热，容易被点燃，产生毒性气体，危害人身财产安全。
所以，一般通过各种方法，使聚氨酯制品具有一定的阻燃性。
添加阻燃剂是最常用的方法，阻燃剂是聚氨酯材料的重要助剂。
一、卤代磷酸酯卤代磷酸酯类化合物是聚氨酯泡沫塑料中应用广泛、效果显著的一大类添加型有机阻燃剂。
多数卤代磷酸酯常温下有液态，使用方便，与多元醇有良好的相容性，且价格适中。
卤代磷酸酯阻燃剂的品种非常多，我们就对常用的几种分别作一下介绍。
1、三(2-氯乙基)磷酸酯三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)是一种添加型阻燃剂，在聚氨酯软泡、硬泡生产中都能使用。
但以用于硬泡效果更好，这是因为硬泡的闭孔率高，透气性小，阻燃剂挥发较困难，阻燃效果维持的比较长久。
它的缺点是用量较大，如果用量超过15%时，泡沫塑料的物性则有下降现象。
TCEP广泛用于阻燃聚氨酯泡沫塑料，在聚氨酯硬泡或半硬泡中添加10%TCEP可获得显著的效果。
使用TCEP降低硬泡的脆性，而不削弱泡沫的抗蚀性。
当TCEP用于聚氨酯软泡，例如阻燃改性高回弹泡沫，TCEP可与三聚氰胺结合使用。
TCEP可作为一个单独组分在发泡过程中直接注入混合头，也可在发泡前与聚醚多元醇混合，同时可降低多元醇组分黏度。
TCEP是应用最早、最广也是最便宜的阻燃剂，它具有较好的抗水解性和较高的阻燃效率，但容易挥发损失，阻燃持久性较差。
生产厂家：美国雅保(Antiblaze 100)，德国科莱恩，美国康普顿集团公司，江都大江，江苏雅克等。
2、三(2-氯丙基)磷酸酯三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)是一种添加型阻燃剂，兼具有良好的增塑作用。
由于分子内同时含有磷、氯两种元素，阻燃性能显著，同时还有增塑、防潮、抗静电等作用。
因为磷氯含量比TCEP低，因此它的阻燃效果也相对减弱。
TCPP主要用于聚氨酯泡沫塑料的阻燃剂。
一般较多的用于聚氨泡及PIR硬酯硬泡中，也用于聚氨酯软泡。
用于聚氨酯软泡时持久性不好，但不会使泡沫发生焦烧现象。
聚氨酯泡沫塑料火灾危险性分析及其防火措施合肥市公安消防支队赵治安鲁广斌摘要聚氨酯泡沫塑料是一种高分子合成材料，应用范围十分广泛，但聚氨酯泡沫塑料在火灾时能放出使人窒息死亡的毒气，特别是近年来已在一些场所造成重大的人员伤亡事故。
文章通过对聚氨酯泡沫塑料的燃烧过程及燃烧产物的毒性分析，探讨聚氨酯泡沫塑料的防火措施，并首次提出聚氨酯泡沫塑料在火灾初期对人体的伤害以及如何在一些场所有效、安全、合理地使用这一材料。
关键词聚氨酯燃烧火灾毒性阻燃措施The toxicity of urethane foams fire hazards and the fire-protection measuresZHAO Zhi-an Lu Guang-bin Lu Jian(Hefei Fire Brigade,Hefei 230061,China)Abstract：The urethane foams is a kind of high molecular synthetic material and can be used widely.But being burned,it can get out the poison suffocatingly gas . Especially it lead to some accidents with a lot of peoples death. The thesis research the technology of fire-protection for urethane foams by the combustion process of the urethane foams and the combustion products of it. The thesis raise the combustion products of the urethane foams injury to people firstly,and the ways to use it effectively,safely and reasonably .Key words: urethane foams；synthesis combustion；fire；toxicity；measure；○引言聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。
b1级聚氨酯阻燃标准
根据B1级聚氨酯阻燃标准，该材料必须满足以下要求：
1. 阻燃性能：B1级聚氨酯必须具备良好的阻燃性能，能够在火灾条件下自我熄灭，并且不会蔓延火焰。
该材料在各种着火源下的燃烧性能必须符合相关的标准要求。
2. 烟气密度：B1级聚氨酯在火灾情况下的烟气密度必须控制在一定范围内，以降低人员逃生时的烟雾阻挡程度，确保人员能够正常疏散。
3. 毒性指数：B1级聚氨酯燃烧时产生的烟雾不得有毒，毒性指数必须符合相关标准要求，以保护人员的生命安全。
4. 燃烧剂含量：B1级聚氨酯材料的燃烧剂含量必须控制在一定范围内，以防止火灾蔓延，并减少火势。
5. 机械性能：B1级聚氨酯材料在阻燃性能的基础上，仍然必须具备良好的机械性能，能够满足设计使用的要求。
综上所述，B1级聚氨酯阻燃标准旨在确保聚氨酯材料在火灾条件下具备良好的阻燃性能、烟气密度控制、无毒烟雾产生、低燃烧剂含量以及良好的机械性能，以提高建筑物和人员的安全性。
和其他大多数高分子材料一样，聚氨酯不耐热，容易被点燃，产生毒性气体，危害人身财产安全。
所以，一般通过各种方法，使聚氨酯制品具有一定的阻燃性。
添加阻燃剂是最常用的方法，阻燃剂是聚氨酯材料的重要助剂。
一、卤代磷酸酯卤代磷酸酯类化合物是聚氨酯泡沫塑料中应用广泛、效果显著的一大类添加型有机阻燃剂。
多数卤代磷酸酯常温下有液态，使用方便，与多元醇有良好的相容性，且价格适中。
卤代磷酸酯阻燃剂的品种非常多，我们就对常用的几种分别作一下介绍。
1、三(2-氯乙基)磷酸酯三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)是一种添加型阻燃剂，在聚氨酯软泡、硬泡生产中都能使用。
但以用于硬泡效果更好，这是因为硬泡的闭孔率高，透气性小，阻燃剂挥发较困难，阻燃效果维持的比较长久。
它的缺点是用量较大，如果用量超过15%时，泡沫塑料的物性则有下降现象。
TCEP广泛用于阻燃聚氨酯泡沫塑料，在聚氨酯硬泡或半硬泡中添加10%TCEP可获得显著的效果。
使用TCEP降低硬泡的脆性，而不削弱泡沫的抗蚀性。
当TCEP用于聚氨酯软泡，例如阻燃改性高回弹泡沫，TCEP可与三聚氰胺结合使用。
TCEP可作为一个单独组分在发泡过程中直接注入混合头，也可在发泡前与聚醚多元醇混合，同时可降低多元醇组分黏度。
TCEP是应用最早、最广也是最便宜的阻燃剂，它具有较好的抗水解性和较高的阻燃效率，但容易挥发损失，阻燃持久性较差。
生产厂家：美国雅保(Antiblaze 100)，德国科莱恩，美国康普顿集团公司，江都大江，江苏雅克等。
2、三(2-氯丙基)磷酸酯三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)是一种添加型阻燃剂，兼具有良好的增塑作用。
由于分子内同时含有磷、氯两种元素，阻燃性能显著，同时还有增塑、防潮、抗静电等作用。
因为磷氯含量比TCEP低，因此它的阻燃效果也相对减弱。
TCPP主要用于聚氨酯泡沫塑料的阻燃剂。
一般较多的用于聚氨酯硬泡及PIR硬泡中，也用于聚氨酯软泡。
用于聚氨酯软泡时持久性不好，但不会使泡沫发生焦烧现象。
聚氨酯硬泡阻燃标准2009-3-9 10:25:21 来源：中国塑料改性技术咨询网［摘要]：聚氨酯硬泡大很多应用场合都是阻燃要求的，20年来中国相应的材料阻燃标准在不断修订，并逐步与国际标准接轨。
通过对以往研究工作的总结，本文就聚氨酯硬泡在实施《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB8624-2006）后应向什么方向发展，提出了几点建议。
1聚氨酯硬泡20余年执行的相关阻燃标准1.1《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB8624-1997）对于PU硬泡B1等级的严格要求近20年来，我国聚氨酯工业发展很快。
由于该产品具有非常低的导热系数及透水蒸汽性，质轻、比强度高，加之其与纸、金属、木材、水泥板、砖墙塑料板、沥青毡等具有很强的粘接性，不需另加其它粘合剂等优点，已为众多的工业及民用部门所采用。
但是，聚氨酯与其它有机高分子材料一样是一种可燃性较强的聚合物。
硬质聚氨酯泡沫塑料的密度小，绝热性能好，与外界的暴露面比其它材料大，因此更容易燃烧。
随着聚氨酯泡沫塑料的广泛运用，其材料的耐燃、防火等问题已成为迫切需要解决的重要课题。
在我国，由于不慎引燃聚氨酯泡沫塑料而导致火灾的事件时有发生，给聚氨酯泡沫的应用带来了一些负面影响。
在国外许多专家甚至认为这个问题是硬质聚氨酯泡沫塑料今后能否继续发展的关键之一。
因此硬质聚氨酯泡沫塑料的耐燃性、安全性，已成为能否用于建筑材料的重要技术指标。
许多国家的建筑立法机构都制定了一系列难燃法规，与此同时又相应的制定了一系列对聚氨酯泡沫塑料燃烧性能的测试方法。
我国从1980年开始制定了4项塑料燃烧性能试验方法的国家标准，即氧指数法（GB2406-1980）、炽热棒法（GB2407-1980）、水平燃烧法（GB2408-1980）、垂直燃烧法（GB2409-1980），特别是氧指数法（GB2406-1980）是我国适用于硬质聚氨酯泡沫塑料燃烧性试验的第1个国家标准。
1984年上海市公安局颁布了《关于生产、销售、使用高分子建筑材料的管理规定》，其中明确指出：硬质聚氨酯泡沫塑料使用在建筑上，氧指数不得小于26%。
