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。此外，还有一点需要注意的是，不同的物质有不同的闪点和着火点，闪点和着火点越低的物质越容易燃烧。 同时需要指出的是物质的引燃，除了物质本身的燃烧特性外，外界条件也是不可忽视的因素，如引火源的类型和种类、引燃面积和强度、环境温度以及通风条件等。
硬质聚氨酯泡沫板材的生产工艺
硬质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯硬泡，是由硬泡聚醚多元醇（聚氨酯硬泡组合聚醚又称白料）与异氰酸酯（又称黑料）反应制备的，具有重量轻、强度高等优良性能，且尺寸稳定性好，粘结力强，对钢、铝、不锈钢等金属，木材、混凝土、石棉、沥青、纸以及聚乙烯、聚丙烯等大多数塑料材料都具有良好的粘结强度。此外，聚氨酯硬泡还具有闭孔率高、导热系数低等特点，是目前建筑领域应用最广泛、保温隔热性能最好的一类建筑保温材料。
在建筑板材方面，依照发泡成型的工艺情况可以将硬质聚氨酯泡沫板材分为连续式聚氨酯泡沫板材和间歇式聚氨酯泡沫板材。间歇式聚氨酯泡沫板材要求聚氨酯发泡料在较短暂的时间内填布满较薄的大体积模腔，要求发泡体系要具有优异的活动性，制得的泡沫板材要具有良好的密度分布和优异的尺寸稳定性；连续式聚氨酯泡沫板材则要求发泡参数与生产线速度具有合适的配合性、后期具有优异的脱模性等。下面，洛阳天江化工新材料有限公司将为大家简单介绍一下连续式聚氨酯泡沫板材以及间歇式聚氨酯泡沫板材的生产工艺。
一、连续式聚氨酯泡沫板材的生产工艺
硬质聚氨酯泡沫板材的连续化生产，使生产效率得到了大大提高。下面跟随洛阳天江化工新材料有限公司一起来了解一下水平式聚氨酯泡沫复合板材连续成型的过程：首先，将原料注入发泡机中混合均匀之后，送到匀速移动的面材上进行发泡，同时，将上层面材合向泡沫塑料，最终制得上下两面都带面材的聚氨酯泡沫复合板材。作为面材的材料多数以铝箔、金属材料为主。在发泡传输的过程中，聚氨酯泡沫在双层加压的面板中熟化，之后只需按所需的长度对板材进行切割，即可生产出所需规格的聚氨酯泡沫复合板材。
在聚氨酯泡沫板材的连续复合成型生产过程中，反应物料的分布一定要均匀。具体的操作方法为：混合头简单地往返浇注物料，在板材宽约1.25m时，生产速度一般限于9～10m/min。若高于此速度，则在混合头进行移动换向时，板材边沿处的反应物料容易浇注过量。另外，若浇注的往返速度过高，在施工操作过程中也不太容易操纵，存在安全隐患。若用两个以上混合头联合注料，虽能减少每一个混合头的浇注量，但混合头不往返移动，固定在中心，因此，需连接一个压料辊或其他能使物料迅速分布均匀的配料装置。 聚氨酯泡沫复合板材的厚度可通过改变成型机上、下金属板传送带之间的间隔及侧边密封块的厚度来进行调整。厚度的可调范围在20mm～250mm之间，传送带的速度可在1.0m/min～25m/min范围内根据需要进行调整，板材的宽度也可根据需要在600mm～1200的范围内进行调整。
含磷阻燃剂对聚氨酯硬泡燃烧特性影响的研究
史以俊 罗振扬 何 明 顾晓利
(南京林业大学理学院化学与材料科学系 210037)
摘 要:利用氧指数仪及锥形量热仪研究了甲基磷酸二甲酯基及其与磷酸(22氯乙基)三酯、磷酸(22氯丙基)三酯、磷酸(二氯丙基)三酯复配对聚氨酯硬质泡沫的氧指数、点燃时间、燃烧热释放速
率、总热释放量、烟密度、烟气生成速率等的影响。结果表明,单独使用甲基磷酸二甲酯的聚氨酯硬泡的点燃时间最长,而对于燃烧热释放速率、总热释放量、烟密度及烟气生成速率,则是复配使用效
果更佳。
关键词:聚氨酯硬泡;锥形量热仪;阻燃
中图分类号:TQ328.2 文献标识码:A 文章编号:1005-1902(2009)05-0023-03
聚氨酯硬泡具有优良的力学性能、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硬泡的氧指数一般低于19,属
易燃材料,并在燃烧过程中放出HCN、CO等有毒气体[1]。因此,聚氨酯泡沫塑料耐燃、防火问题已成
为迫切需要解决的重要课题。近年来,国内外报道
了许多新型阻燃剂以及通过阻燃剂的协同作用来提
高聚氨酯硬泡的阻燃性能[2～4]。聚氨酯泡沫塑料所用的工业化有机阻燃剂大致
可分为3类:一是以磷酸(22氯乙基)三酯(TCEP)、
磷酸(22氯丙基)三酯(TCPP)、磷酸(二氯丙基)三酯(TDCP)等为代表的卤代磷酸酯,二是以甲基磷
酸二甲酯(DMMP)为代表的全磷(磷酸酯)阻燃剂,
三是反应型溴系阻燃剂。其中,近年来用含卤磷酸
酯阻燃剂较为普遍[5,6]。另有文献报道,全磷阻燃剂与卤代磷酸酯阻燃剂复配使用时,阻燃效果优于
单一使用全磷阻燃剂的效果[7,8]。
为了能全面考察各阻燃剂的阻燃效果,采用的测试阻燃仪器也非常关键。锥形量热仪是以氧消耗
原理为基础的新一代聚合物材料燃烧性能测定仪,
由锥形量热仪获得的可燃材料在火灾中的燃烧参数
阻燃聚氨酯的研究与进展
摘要：聚氨酯作为一种广泛应用的高分子材料，因其独特的物理性能和化学稳定性，在建筑、家具、交通运输等多个领域发挥着重要作用。然而，其易燃性成为一个显著的安全隐患，尤其在火灾事故中，易燃聚氨酯可释放出有毒烟雾，对人类健康和安全构成威胁。因此，研发高效的阻燃聚氨酯成为了迫切需求，不仅为了满足日益严格的安全法规，也为了提升材料的应用范围和性能。
关键词：阻燃聚氨酯；研究进展；应用前景
一、聚氨酯的基本特性
聚氨酯是由多元醇与异氰酸酯反应形成的高分子化合物，这种结构使其具备独特的物理特性，如良好的弹性、耐磨性和抗撕裂强度。阻燃聚氨酯的化学结构中，通过引入含有磷、氮或卤素的阻燃剂，能显著提高其耐火性能。同时，这些阻燃剂在高温下能形成炭层，有效隔离氧气和热量，从而降低材料的燃烧速度。从物理特性来看，阻燃聚氨酯保持了普通聚氨酯的柔软性、弹性和耐用性，但同时展现出更高的热稳定性和较低的燃烧速率，这些特性使得阻燃聚氨酯在安全性能方面更加优越，尤其在需要严格遵守火安全规范的应用中，如建筑保温材料、家具填充物和交通工具内饰等领域。总的来说，阻燃聚氨酯通过结构优化和添加特定的阻燃剂，实现了阻燃性与物理性能的有效结合，满足了现代应用对高性能和安全性的双重要求。
二、阻燃技术的发展历程
（一）早期阻燃技术概述
早期的阻燃技术主要集中在寻找有效的阻燃剂，并将它们添加到材料中以提升其抗火性能。在聚氨酯的早期应用中，阻燃技术主要依赖于卤素化合物，如氯和溴的衍生物。这些卤素基阻燃剂在材料燃烧时能够释放卤素自由基，有效地中断火焰传播的化学链反应，从而减缓或阻止材料的进一步燃烧。然而，虽然卤素基阻燃剂在防火效果上表现出色，但它们也带来了环境污染和对人体健康的潜在风险。此外，磷基和氮基阻燃剂也在早期得到了广泛的应用。这些阻燃剂能够在加热时形成一层隔热的炭化层，保护下面的材料不被火焰侵袭。磷基阻燃剂尤其在形成稳定的炭层方面表现出色，而氮基阻燃剂则通过释放非燃性气体来稀释可燃气体和氧气，降低火焰的温度。总之，这些早期的阻燃技术为现代更高效、更环保的阻燃解决方案奠定了基础，尽管它们在环境和健康安全方面存在一定的问题，但在当时是提高材料阻燃性能的重要手段。随着技术的发展和对环境友好材料的需求日益增长，阻燃技术也在不断进化，朝着更加安全和环保的方向发展。
