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

摘 要： 采用聚醚二醇对 ＭＤＩ 进行预聚改性，研究了不同分子量聚醚二醇对高回弹聚氨酯泡沫阻 燃性和力学性能的影响，优选出一种较佳的改性剂，并进一步考察了异氰酸酯组分的 ＮＣＯ 含量对 泡沫阻燃性、力学性能以及异氰酸酯黏度的影响。 结果表明，采用相对分子质量为 ２ ０００ 的聚醚二 醇为改性剂，既能有效提高泡沫的阻燃性，又能保证泡沫的力学性能；ＮＣＯ 含量越低，泡沫阻燃性 越好，综合泡沫阻燃性和异氰酸酯黏度，ＮＣＯ 质量分数控制在 ２５％ ～ ２８％之间为宜。 关键词： 聚氨酯泡沫塑料；高回弹泡沫；改性 ＭＤＩ；阻燃性 中图分类号： ＴＱ ３２８������ ３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００５－１９０２（２０１８）０３－００２０－０４
异氰酸酯指数
（ ９０）
按照表 １ 配方，将聚醚多元醇、发泡剂（ 水）、催
化剂、泡沫稳定剂等原料预混制成 Ａ 组分，将混合
ＭＤＩ 或改性 ＭＤＩ 作为 Ｂ 组分。 Ａ、Ｂ 组分温度控制
在 ２５ ℃ 左右，快速搅拌混合后，倒入 ５０ ～ ６０ ℃ 模具 中模塑发泡，５ ｍｉｎ 后脱模，得到高回弹泡沫。 将制 得的泡沫放置 ７２ ｈ 后进行性能测试。 １������ ４ 分析测试
ＪＦ⁃３ 型氧指数测定仪、ＪＣＹ⁃２ 型建材烟密度测 试仪、ＱＣＳ⁃２ 型汽车内饰材料燃烧试验装置，南京市 江宁 区 分 析 仪 器 厂； ＤＶ２Ｔ 型 旋 转 黏 度 计， 美 国 Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ 公 司； ５９５６ 型 万 能 材 料 试 验 机， 美 国 Ｉｎｓｔｒｏｎ 公司；ＨＴＹ⁃Ｂ 型回弹仪，江苏省化工研究所 有限公司；模具是长宽高尺寸为 ３８０ ｍｍ× ３８０ ｍｍ× １００ ｍｍ 的钢模，自制。
冷固化高回弹聚氨酯软质泡沫是一种性能优良 的垫材，主要用于轿车、客车、飞机等交通运输工具 的坐垫、靠垫、头枕、吸音减震垫等［１］ 。 由于聚氨酯 软泡是一种多孔材料，密度小，比表面大，极易燃烧， 燃烧产物毒性强、发烟量大，因此，提高泡沫的阻燃 性是业界面临的难点问题之一。

聚氨酯泡沫塑料的制备2011011743 分1 黄浩一、实验目的1. 了解制备聚氨酯泡沫塑料的反应原理。

2. 了解各组份的作用及影响。

二、实验原理本实验是使用聚醚与异氰酸酯扩链生成预聚体，并利用水和异氰酸酯的反应来发泡并进一步延长分子链，最终生成多孔松软的发泡塑料。

聚氨酯泡沫塑料的合成可分为三个方面：1. 预聚体的合成。

由二异氰酸酯单体与聚醚330N反应生成含异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体。

2. 发泡与扩链。

在预聚体中加入适量的水，异氰酸酯端基与水反应生成氨基甲酸，随机分解生成一级胺与CO2，放出的CO2气体上升膨胀，在聚合物中形成气泡，并且生成的一级胺可与聚氨酯、二异氰酸酯进一步发生扩链反应。

3. 交联固化。

游离的异氰酸酯基与脲基上的活泼氢反应，使分子链发生交联形成体型网状结构。

在本实验中，合成的是软质泡沫塑料，交联反应相对较少，但也存在。

聚氨酯泡沫塑料的软硬取决于所用的羟基聚醚或聚酯，使用较高分子量及相应较低羟值的线型聚醚或聚酯时，得到的产物交联度较低，制得的是线性聚氨酯，为软质泡沫塑料；若用短链或支链的多羟基聚醚或聚酯，所得聚氨酯的交联密度高，为硬质泡沫塑料，伸长率小于10%，复原慢；此外还有半硬质泡沫塑料，性能在上述两种之间。

除了软硬之外，泡沫塑料还有开孔和闭孔之分，前者类似于海绵，具有相互联通的小孔结构，而后者则是由高聚物包裹起来的气囊所构成。

在发泡塑料中，多孔结构可以由聚合本身放出，也可以加入发泡剂，如碳酸氢铵、挥发性溶剂，或者直接在预聚物中吹入气体。

聚氨酯属于聚合反应本身产生气体，异氰酸酯可以与任何带有活泼氢的物质反应，当与水反应时，会产生二氧化碳和有机胺类，后者会继续与异氰酸酯反应，即扩链。

在泡沫塑料的制备过程中，也会使用催化剂，二价的有机锡、锌盐或三级胺，都能活化异氰酸酯。

聚氨酯泡沫塑料有三种制备方法，分别是预聚体法、半预聚体法和一步法，前两者是先聚合、扩链生成预聚体，再进行发泡、交联等，适于制备硬质泡沫塑料。

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。

膨胀微球在聚氨酯发泡中的应用研究一、概述膨胀微球作为一种新型的聚合物材料，在聚氨酯发泡中的应用一直备受关注。

随着科技的发展和人们对材料性能的不断追求，膨胀微球与聚氨酯的结合将会为材料领域带来新的突破。

本文旨在研究膨胀微球在聚氨酯发泡中的应用，探讨其在材料科学领域的潜在价值。

二、膨胀微球的特性1. 膨胀微球是一种微小空心球状材料，具有质轻、隔热、吸声等特性。

2. 膨胀微球的直径范围广，可根据需要选择合适的尺寸。

3. 膨胀微球具有良好的可塑性和可成型性，易于与其他材料复合使用。

4. 膨胀微球的壁厚和表面形态可通过改变原料和生产工艺进行调控，满足不同材料需求。

三、膨胀微球在聚氨酯发泡中的应用研究1. 膨胀微球与聚氨酯材料的复合膨胀微球可以与聚氨酯材料进行复合，通过混合、注塑、挤出等工艺将其均匀分散在聚氨酯中，形成膨胀微球增强聚氨酯材料。

该复合材料在轻质化、隔热保温、声学性能等方面具有显著优势。

2. 膨胀微球在聚氨酯发泡中的掺杂将膨胀微球直接掺入聚氨酯发泡体系中，在聚氨酯发泡的过程中，膨胀微球能够提供微小的气孔空间，改善聚氨酯泡沫的密度和机械性能，并降低成本和密度。

3. 膨胀微球对聚氨酯泡沫性能的影响研究表明，适量的膨胀微球的加入，可以优化聚氨酯泡沫的物理性能，如降低密度、提高抗压强度和弹性模量等。

膨胀微球的形态和尺寸也会对聚氨酯泡沫的性能产生一定影响。

四、膨胀微球在聚氨酯材料中的未来发展1. 研究膨胀微球的合成及性能调控技术，实现对膨胀微球的粒径、壁厚、壁材料等方面的精确调控，以满足不同的应用需求。

2. 探索膨胀微球与聚氨酯及其他材料的复合应用，拓展其在航空航天、建筑材料、汽车制造等领域的应用。

3. 进一步研究膨胀微球与聚氨酯复合材料的加工工艺及应用性能，促进其产业化应用。

五、结论膨胀微球作为一种新型的功能材料，在聚氨酯发泡中的应用具有广阔的发展前景。

通过深入研究膨胀微球与聚氨酯材料的复合应用，将为材料领域带来新的突破和创新。