磷系阻燃剂在聚氨酯中应用探究
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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。
聚氨酯阻燃剂的种类
聚氨酯阻燃剂的种类有多种,常见的包括:
1. 磷系阻燃剂:如三聚磷酸酯、聚磷酰胺等,可以起到阻燃和炭化层的作用。
2. 溴系阻燃剂:如六溴环十二烷、六溴联苯等,有较好的阻燃效果,但部分溴系阻燃剂可能存在环境和健康问题。
3. 氮系阻燃剂:如氢化铝酸铵、氢氧化铝等,通过氮气气体形式来稀释和抑制燃烧过程。
4. 氧系阻燃剂:如磷氧扩展剂、聚磷腈等,通过在燃烧货物表面产生活性氧,抑制和缓慢燃烧。
5. 硅系阻燃剂:如有机硅耐火树脂,可以形成保护层来减缓燃烧速度。
6. 铝系阻燃剂:如氢氧化铝、铝氢氧化盐等,经热分解可释放铝氧化物,形成熔融层来阻挡燃烧。
以上是常见的几种聚氨酯阻燃剂,不同种类的阻燃剂适用于不同的燃烧材料和各种需求。
除了上述提到的常见的聚氨酯阻燃剂,还有一些其他种类的聚氨酯阻燃剂,包括:
7. 氧化铝:氧化铝是一种无机阻燃剂,通过吸收热量并形成熔融层来阻挡燃烧。
8. 阻燃填料:聚氨酯中添加阻燃填料,如硅酸盐纤维、无机纤维等,可以提升阻燃性能。
9. 碳纳米管:碳纳米管具有良好的导电性和导热性,可以在燃烧过程中吸收并释放热能,起到阻燃效果。
10. 碳黑:碳黑是一种常见的填充剂,用于提高聚氨酯的阻燃性能。
11. 硼酸盐:硼酸盐是一种无机阻燃剂,含有的硼元素可以有效抑制燃烧。
12. 阻燃涂层:聚氨酯表面涂覆阻燃涂层,如阻燃涂料,可以提高其阻燃性能。
这些聚氨酯阻燃剂可以根据具体的应用需求进行选择和使用,以提供所需的阻燃效果。
聚氨酯泡沫阻燃剂热分解温度
聚氨酯泡沫阻燃剂是一种添加到聚氨酯泡沫材料中,用来提高其防火性能的化学添加剂。
这类阻燃剂能够在材料受热时发挥抑制火焰蔓延、延缓燃烧速度、降低烟气毒性及减少热量释放的作用。
聚氨酯泡沫阻燃剂的热分解温度取决于具体的阻燃剂种类和配方。
不同的阻燃剂有不同的分解温度,一般来说,聚氨酯泡沫中添加的无机阻燃剂如氢氧化铝、氢氧化镁等,其分解温度较高,通常在300℃以上;而有机阻燃剂如磷系阻燃剂、氮系阻燃剂的分解温度可能稍低一些。
聚氨酯泡沫本身的分解温度也会影响阻燃剂的选择和效果,聚氨酯泡沫在没有添加阻燃剂时,其开始分解的温度大约在200℃至250℃之间。
当加入阻燃剂后,理想的阻燃剂应在聚氨酯泡沫开始分解之前或初始分解阶段就开始发挥阻燃作用,通过吸热、稀释可燃气体浓度、形成保护炭层等方式阻止火焰蔓延和热量传递。
根据阻燃机理和化学成分的不同,聚氨酯泡沫阻燃剂大致可以分为以下几类:
1.无机阻燃剂:如氢氧化铝(Al(OH)3)、氢氧化镁
(Mg(OH)2)等,主要通过吸热降温、稀释氧气浓度以及在
燃烧过程中形成隔离膜来达到阻燃效果。
2.有机卤素阻燃剂:如多溴联苯醚(PBDEs)、氯化石蜡等,通
过释放出自由卤素离子打断燃烧链式反应来阻燃,但由于环
保问题和生态毒性,此类阻燃剂的使用正逐渐受到限制。
3.磷系阻燃剂:包括红磷、聚磷酸铵、有机膦酸酯等,它们能
在材料表面形成碳化保护层,阻止热量与氧气接触,从而实现阻燃。
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。
含磷6500,氧指数32阻燃等级是
摘要:
一、介绍含磷6500 和氧指数32 的阻燃等级
二、分析含磷6500 和氧指数32 的阻燃等级在实际应用中的优势
三、探讨含磷6500 和氧指数32 的阻燃等级在相关行业的发展前景
正文:
阻燃等级是衡量材料防火性能的重要指标,对于保障人们生命财产安全具有重要意义。
其中,含磷6500 和氧指数32 是两种常见的阻燃等级标识。
本文将详细介绍这两种阻燃等级,并分析其在实际应用中的优势及发展前景。
含磷6500 是指材料中的磷含量达到6500ppm。
磷在燃烧过程中可以吸收热量,降低材料燃烧速度,从而达到阻燃目的。
含磷6500 的阻燃等级广泛应用于聚氨酯泡沫、聚乙烯、聚丙烯等塑料制品中,有效提高了这些材料的防火性能。
氧指数32 是指材料在燃烧过程中,所需氧气浓度为32% 时才能维持燃烧。
氧指数越高,材料的阻燃性能越好。
氧指数32 的阻燃等级多应用于电线电缆、装饰材料、保温材料等领域,这些材料在遇到火源时,即使燃烧,也会因为氧指数的限制而难以维持燃烧,从而减小火势蔓延的速度。
含磷6500 和氧指数32 的阻燃等级在实际应用中具有明显优势。
首先,它们可以有效降低火灾发生的风险,保障人们的生命财产安全。
其次,阻燃等级达到一定要求的材料在燃烧时,燃烧速度较慢,有助于为人们争取更多的逃生时间。
最后,含磷6500 和氧指数32 的阻燃等级可以提高材料的耐火性
能,降低火灾对建筑、设备等造成的损害。
随着科技的进步和社会对防火安全的日益重视,含磷6500 和氧指数32 的阻燃等级在相关行业有着广阔的发展前景。
微胶囊化红磷的阻燃机理及其在聚合物中的应用摘要:本文介绍了微胶囊化红磷阻燃剂的优越性能及制备方法,探讨了微胶囊化红磷的阻燃机理,综述了微胶囊红磷阻燃剂的国内外研究进展情况,并且列举了该阻燃剂在聚合物中的具体应用。
关键字:微胶囊化红磷;阻燃机理;应用1 优越性能1.1 红磷的缺点红磷是一种优良的无机阻燃剂,阻燃效率高,与其他阻燃剂相比,达到相同阻燃级别所需添加量少,因而对材料的物理力学性能影响小。
但它暴露在空气中容易吸潮、氧化生成磷酸并释放出剧毒的磷化氢气体;同时,红磷与大多数聚合物的相容性较差,影响产品的阻燃与力学性能。
如果将普通红磷微胶囊化,则可从根本上克服上述缺点,因而受到了各国科研人员的高度重视[1,2]。
红磷作为阻燃剂,存在下述缺点: 1)红磷在空气中很容易吸收水分,生成H3PO4,H3PO3,H3 PO2等物质,使制品表面被腐蚀而失去光泽和原有的性能,并慢慢向内层深化;2)红磷与树脂的相容性差,不仅难以分散,也会导致合成材料的性能下降;3)红磷长期与空气接触,在生成磷的含氧酸的同时,会放出剧毒的PH3气体,污染环境;4)红磷的吸湿性和表面不稳定性对塑料制品的物理性能有不良影响,尤其对弱电元件的漏电性和高压元件的绝缘性影响更甚;5)红磷易被冲击所引燃,干燥的红磷粉尘具有燃烧及爆炸危险;6)红磷的深紫红色易被阻燃的制品着色。
上述缺点严重限制了红磷的直接应用。
因此,红磷作为阻燃剂,只有经过表面处理后才有实际的应用价值[3,4]。
1.2 微胶囊化红磷的优点微胶囊化红磷(亦称包覆红磷)是国际上近几年来发展起来的高效新型阻燃剂,是在细微的红磷粉末上,通过各种方法在其表面包覆一层极薄的高分子薄膜或氧化物薄膜。
它不仅克服了红磷在使用中的几乎全部缺点,同时赋予其新的优越性能:热稳定好,易于高聚物相容,无毒无味低烟,耐候性好,贮存期长,用量少,阻燃效果好,应用广泛等[5]。
它不但可克服卤锑系阻燃剂燃烧时烟雾大、放出有毒气体及腐蚀性气体等缺陷,同时还可克服有机P-N 膨胀型阻燃剂价格昂贵、无机阻燃剂添加量大等缺点[6]。
三聚氰胺甲醛树脂〔MF〕的制备与应用专业名称:高聚物生产技术〔新材料〕学生:袁磊班级:高化 1211学号: 2012110945指导教师:侯文顺完成时间:目录1三聚氰胺甲醛...............................1.1物理性质...........................................1.2化学性质...........................................1.3材料性质..........................................1.4用作阻燃剂...................................1.4用作改性剂................................1.4.1 改性酚醛树脂........................1.4.2 改性脲醛树脂.......................2.三聚氰胺甲醛树脂..................3.三聚氰胺甲醛树脂的应用...... 3.1.1在人造板中的应用........... 3.2 .2在造纸工业中的应用......... 3.3 .3在织物整理剂中的应用..... 3.4.4在皮革工业的应用.............. 3.5.5在白乳胶中的应用.............3.6.6在胶黏剂中的应...............3.7 .7在絮凝剂中的应用.........3.8.8在涂料工业中的应用..........3.9.9用作陶瓷和水泥分散剂应用.3.1.1.1用作木材粘合剂应用......3.1.1.2用作织物印染整理剂应用3.1.1.3用作模塑料和层压树脂应用3.1.1.4用作水处理剂应用........3.1.1.5消费市场应用............摘要:三聚氰胺是一种重要的氮杂环有机化工原料,具有无毒、耐热、阻燃、耐弧、绝缘性好、易于着色等特性。
阻燃剂MCA及TCP对聚氨酯弹性体材料性能影响田斌1 郑悦2 高光磊3(1中国船舶工业系统工程研究院,2渤海造船厂集团有限公司,3海装北京局驻青岛地区第二军事代表室)摘要:本文研究了氰化三聚氰胺MCA及液体阻燃剂磷酸三甲苯酯TCP对聚氨酯弹性体物理机械性能及阻燃性能的影响。
试验结果表明随着MCA用量的增加,聚氨酯弹性体材料的硬度逐渐升高,扯断伸长率逐渐下降;MCA用量在10份以下时,聚氨酯弹性体材料的拉伸强度随MCA用量的增加而有所提高,用量超过10份后,材料的拉伸强度下降较快。
聚氨酯弹性体材料的硬度、拉伸强度随着TCP用量的增加逐渐下降,扯断伸长率有所上升。
随MCA、TCP用量的增加,聚氨酯材料的氧指数逐渐升高。
在MCA:TCP=1:1进行并用添加的情况下,随阻燃剂用量的增加,聚氨酯弹性体材料的硬度基本保持不变,扯断伸长率波动幅度也不大;材料的拉伸强度随着阻燃剂用量的增加而不断下降,但在试验范围内材料拉伸强度尚能保持20MPa以上;聚氨酯材料的氧指数明显增加,在两种阻燃剂并用超过10:10份后,材料的氧指数能够达到28%以上。
关键词:聚氨酯弹性体;阻燃剂;MCA;TCP作为聚氨酯材料中的重要组成部分——聚氨酯弹性体具有较高的力学强度、较优的耐磨性、耐辐射性、耐霉菌、耐低温性能,在多个领域得到了大量应用。
但其同其它高分子材料一样,未经阻燃处理的聚氨酯弹性体在空气中是可燃的,极限氧指数只有18%左右[1]。
只有对其进行阻燃处理,才能进一步扩展应用领域。
聚氨酯弹性体在作为缓冲减振材料使用时,对材料模量的稳定性有较高的要求,而聚氨酯弹性材料中添加一般无机阻燃剂会导致材料硬度显著增大[2],添加氯化石蜡等液体阻燃剂则会导致材料燃烧时释放出有毒有害物质,并导致发烟量增加[3]。
本文以四氢呋喃型PTMG-TDI-MOCA聚氨酯为研究对象,通过添加氰化三聚氰胺MCA和磷酸三甲苯酯TCP组成的无卤氮磷阻燃体系,利用MCA作为固体阻燃剂及TCP作为液体阻燃剂的配合应用,在提高聚氨酯材料阻燃性能的同时寻找调整材料硬度及其它力学性能的手段,为调整聚氨酯弹性体材料的模量提供参考。
有机磷系阻燃剂阻燃热塑性聚酯的研究进展
邵路山;姚忠樱;冯秀艳;马国儒;马逸飞;陈新同;国爱丽;王丽新
【期刊名称】《工程塑料应用》
【年(卷),期】2024(52)5
【摘要】介绍了近年来针对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚碳酸酯(PC)阻燃所使用的有机磷系阻燃剂的最新进展。
有机磷系阻燃剂因其品种繁多,应用广泛,阻燃效果优异,同时还具有增塑剂和润滑剂的功效。
介绍了有机磷系阻燃剂的种类和阻燃机理。
重点阐述了磷(膦)酸酯、磷杂菲、有机次膦酸、有机次膦酸盐化合物、磷腈化合物、氧化膦等阻燃剂在PET,PBT和PC等热塑性聚酯中的阻燃性能和作用机理。
最后对热塑性聚酯用有机磷系阻燃剂的不足之处与未来研究趋势进行展望。
【总页数】10页(P171-180)
【作者】邵路山;姚忠樱;冯秀艳;马国儒;马逸飞;陈新同;国爱丽;王丽新
【作者单位】北京建筑材料检验研究院股份有限公司;中国建筑材料科学研究总院有限公司陶瓷科学研究院;国家建筑防火产品安全质量检验检测中心
【正文语种】中文
【中图分类】TQ327
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聚氨酯阻燃耐火极限1. 聚氨酯阻燃的概述聚氨酯是一种具有广泛应用的重要工程塑料,其具有良好的物理性能和化学性能,被广泛应用于建筑、汽车、电子等领域。
然而,由于聚氨酯易燃,其在一些特殊场合下需要具备阻燃性能,以确保安全性。
聚氨酯阻燃是指通过添加一定的阻燃剂,提高聚氨酯的阻燃性能,使其在遇到火源时不易燃烧或燃烧速度较慢,从而减少火灾事故的发生和蔓延。
2. 聚氨酯阻燃的原理聚氨酯阻燃的原理是通过添加阻燃剂改变聚氨酯的燃烧性能。
阻燃剂主要分为溴系和氮磷系两大类。
溴系阻燃剂通过溴原子的反应阻止燃烧链的传递,从而达到阻燃的效果;氮磷系阻燃剂则通过生成氮气和磷酸盐等非燃性气体,稀释燃烧的氧气,降低燃烧速度。
3. 聚氨酯阻燃的分类根据阻燃剂的种类和添加方式的不同,聚氨酯阻燃可以分为添加型和共聚型两种。
3.1 添加型聚氨酯阻燃添加型聚氨酯阻燃是在聚氨酯的生产过程中,将阻燃剂直接添加到聚氨酯中。
这种方式简单方便,但阻燃效果可能受到添加剂分散性的影响。
3.2 共聚型聚氨酯阻燃共聚型聚氨酯阻燃是将阻燃剂与聚氨酯的单体一起共聚合成聚氨酯。
这种方式可以提高阻燃剂的分散性,从而获得更好的阻燃效果。
4. 聚氨酯阻燃的测试方法聚氨酯阻燃的性能需要经过一系列的测试来评估。
以下是常用的几种测试方法:4.1 垂直燃烧测试(UL 94)垂直燃烧测试是评估聚氨酯在垂直状态下在火焰作用下的燃烧性能。
根据燃烧时间和燃烧滴落情况,将聚氨酯分为V-0、V-1和V-2三个等级,V-0级别的聚氨酯阻燃性能最好。
4.2 氧指数测试(ASTM D2863)氧指数测试是评估聚氨酯在氧气供应下的燃烧性能。
通过测量聚氨酯在一定氧气浓度下的燃烧时间,计算出聚氨酯的氧指数,指数越高,阻燃性能越好。
4.3 热分解测试(TGA)热分解测试是评估聚氨酯在高温下的热稳定性和阻燃性能。
通过加热聚氨酯样品,测量其在不同温度下的质量损失和热分解温度,从而评估聚氨酯的热稳定性和阻燃性能。
聚氨酯泡沫的阻燃技术聚氨酯泡沫的阻燃技术最常用的方法是在PUF中加入反应型或添加型阻燃剂。
用于PUF 的阻燃剂除了应满足阻燃剂的一般要求外,还应与PUF各组分相容,在多元醇中溶解性好,不致引起泡沫体“焦化”,且最好是粘度较低的液体,以免造成加工工艺上的困难。
PUF也可采用固态添加型阻燃剂,但常与液态添加型阻燃剂联用。
所以PUF所用阻燃剂与热塑性塑料用阻燃剂有所不同。
提高聚氨酯泡沫的阻燃性的方法:1、物理法(包括添加阻燃剂法和浸渍、涂敷法)①添加阻燃剂法,即将添加型阻燃剂直接加入聚氨酯基料中,机械的混合,再经挤塑、模塑、发泡定型等加工过程而成为制品,使其具有阻燃性。
有机磷酸酯类化合物,尤其是有机卤代磷酸酯,是聚氨酯泡沫常用的添加型阻燃剂。
阻燃机理如下:含磷阻燃剂在泡沫塑料燃烧时受热,将磷化物转化为偏磷酸和聚偏磷酸:磷化物→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸聚偏磷酸覆盖在聚合物表面形成保护层,磷酸、聚磷酸及聚偏磷酸的脱水作用,形成碳化膜阻止氧气的补给和热量传递,从而阻止燃烧反应的不断进行。
含卤素阻燃剂在泡沫塑料燃烧时,受热分解成卤化氢,卤化氢具有与燃烧反应中OH自由基反应生成水的作用,从而降低了OH自由基的浓度,破坏了燃烧反应继续进行的条件,抑制了燃烧反应进一步进行。
同时,生成的水在高温下汽化,会在环境中吸收热量,使温度有所下降,从而减慢燃烧速度,达到阻燃的作用。
使用添加型阻燃剂是聚氨酯泡沫应用最广泛的阻燃方法。
该法对泡沫体生成时的反应影响较小,制造工艺不必做很大改动,阻燃效果显著,泡沫制品的综合性能较好。
聚氨酯硬质泡沫常用三氯丙基磷酸酯(TCPP)、三氯乙基磷酸酯(TCEP)、甲基磷酸二甲酯(DMMP)作为添加型阻燃剂。
这三种阻燃剂均为含磷阻燃剂,由于磷元素含量不同,导致阻燃性能差异较大,其中,TCPP阻燃性能较差;TCEP阻燃效果持久性较差,但价格便宜;DMMP磷元素含量最多,阻燃性极佳。
大量研究表明,当阻燃剂混合使用时,阻燃效果要比单独添加一种阻燃剂好得多,且阻燃剂的用量可以大大减少,从而降低成本、降低燃烧发烟量,这既是阻燃剂的协同效应。
磷系阻燃剂的阻燃机理随着高分子材料在各个领域的广泛应用,有机高分子,在给人们的生产和生活带来巨大利益的同时,也会带来了潜在的火灾安全问题。
为了减少火灾的发生,世界各国都在致力于研究和应用阻燃剂及阻燃材料。
所谓阻燃剂就是能够提高可燃物的难燃性或自熄性的一种助剂,是塑料助剂中仅次于增塑剂消耗量的助剂。
在各类阻燃剂中,磷系阻燃剂占有重要地位,它不仅克服了含卤型阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷,同时又改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理机械性能的缺点,做到了高阻燃性、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。
1 阻燃机理及分类1.1 磷系阻燃剂的阻燃机理磷系阻燃剂的阻燃机理主要是形成隔离膜来达到阻燃效果,形成隔离膜的方式有2种。
(1)利用阻燃剂的热降解产物促使聚合物表面迅速脱水而炭化,进而形成炭化层。
由于单质碳不进行产生火焰的蒸发燃烧和分解燃烧,因此,具有阻燃保护作用。
磷系阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用就是通过这种方式实现的。
其原因是含磷化合物热分解得到的最终产物是聚偏磷酸,而它是强脱水剂。
(2)磷系阻燃剂在燃烧温度下分解生成不挥发的玻璃状物质,它包覆在聚合物的表面,这种致密的保护层起隔离层的作用。
1.2磷系阻燃剂的分类磷系阻燃剂根据磷系阻燃剂的组成和结构,可以分为无机磷系阻燃剂和有机磷系阻燃剂两大类。
无机磷系阻燃剂包括红磷、磷酸铵盐和聚磷酸铵等。
有机磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯和鳞盐等。
下述阐述一下几种常用磷系阻燃剂的特点。
2 无机磷系阻燃剂无机阻燃剂历史悠久,主要是红磷、聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵等磷酸盐,受热分解出磷酸、偏磷酸和H2O等,并促进成炭覆于基材的表面起到阻燃的效果。
应用于PVC、尼龙环氧树脂、聚酯和聚酰胺等,尤其是对后两类更为普遍。
作为一种老牌阻燃剂,其无卤、低毒、稳定、效果持久等优势,使其在无机阻燃剂中占有很重的地位。
1963年,由德国拜耳公司推出红磷阻燃剂以来,一直在研究塑料阻燃剂用红磷的稳定方法。
磷系阻燃剂在聚氨酯中应用探究
随着科学技术的不断发展,聚氨酯材料被广泛应用于建材、汽车、家具、地面材料等
领域。
然而,聚氨酯材料的可燃性和火灾场景中的剧烈燃烧使其应用范围受到限制。
因此,阻燃处理成为提高聚氨酯材料应用的关键。
目前,磷系阻燃剂是应用较广泛的阻燃剂之一。
它具有高效、环保等优点,是目前聚
氨酯材料阻燃的研究热点之一。
本文将对磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用进行探究,并对其
研究进展进行梳理。
一、磷系阻燃剂的基本特性
磷系阻燃剂是通过磷元素与聚合物中的氧元素形成磷氧键,来阻止燃烧过程的继续发生。
磷系阻燃剂主要有有机磷系和无机磷系两种,其中有机磷系以三聚磷酸酯和聚酰胺酯
为典型代表,无机磷系以红磷和氧化锆磷酸盐为典型代表。
与其他阻燃剂相比,磷系阻燃剂具有下列四个基本特性:
1.高效性:磷系阻燃剂可使可燃物质分解出磷酸和特定的化合物,形成屏障,促使燃
烧变得更加困难,从而提高了阻燃性能;
2.热稳定性好:磷系阻燃剂具有良好的热稳定性,能够在高温下发挥作用,并抵御长
期暴露在空气和光线下的影响;
3.环保性高:磷系阻燃剂不仅具有高效性,而且还能够降低有害物质的生成,减少烟
雾和毒气的排放,避免对环境的污染;
4.易加工性:磷系阻燃剂与聚合物具有良好的相容性,可通过加工方法(例如挤出、
注塑、吹塑等)实现简单的混合。
聚氨酯中磷系阻燃剂按照化学结构和源头可以分为有机磷系和无机磷系两种。
有机磷系阻燃剂包括聚酰胺酯、聚乙二酸丁酯、三聚磷酸酯等。
有机磷酸酯阻燃剂的
阻燃效果好,但对聚氨酯材料的透明度和力学性能影响较大。
与有机磷酸酯相比,聚酰胺
酯的阻燃效果较差,但可以在不影响聚氨酯材料的透明度和力学性能的情况下实现阻燃。
无机磷系阻燃剂包括氢氧化铝、氧化磷、红磷、氧化锆磷酸盐等。
这些无机磷系阻燃
剂的阻燃效果好、热稳定性高,但缺点是制备过程中复杂,生产成本较高。
磷系阻燃剂在聚氨酯中起到的作用机理复杂。
一般来说,磷系阻燃剂作为两种化合物
之间的催化剂,通过以下机理实现阻燃作用。
1.化学吸收防止燃烧发生
磷系阻燃剂通过化学吸收,将聚氨酯中的氧气吸收并与磷系阻燃剂反应,形成磷酸盐
防止燃烧发生。
2.向反应气氛中产生不易燃烧的气体
磷系阻燃剂通过分解生成不易燃烧的气体,在防止燃烧的基础上,还可以影响火灾发
生时产生的烟雾和毒气。
3.产生固态止燃剂
磷系阻燃剂可以通过化学反应、加速聚合物分子交联,形成固态止燃剂,防止燃烧继
续蔓延。
聚氨酯材料磷系阻燃剂研究的关键在于如何在改善材料性能的同时实现阻燃。
目前,
聚氨酯中磷系阻燃剂的研究主要包括以下几个方面。
1.磷系阻燃剂的种类和用量
不同种类的磷系阻燃剂对聚氨酯的阻燃效果不同,而且不同用量的磷系阻燃剂也会对
聚氨酯的物理性能产生影响。
因此,在研究磷系阻燃剂的应用时需要合理选择阻燃剂的种
类和用量。
2.磷系阻燃剂的表面改性
磷系阻燃剂在改造聚氨酯阻燃的同时,还可以通过表面改性,提高材料的耐热性、耐
久性和机械性能。
表面改性技术主要包括表面包覆和化学改性。
3.磷系阻燃剂与其它阻燃剂的协同应用
在研究聚氨酯阻燃时,磷系阻燃剂可以与其他阻燃剂协同应用,以获得更好的阻燃效果。
例如,磷氮阻燃剂和纳米氧化铝的组合,可实现聚氨酯材料既具有优异的力学性能,
又具有良好的阻燃性能。
四、结论
磷系阻燃剂应用在聚氨酯材料中可以有效地提高聚氨酯材料的阻燃性能。
但是,在研
究磷系阻燃剂应用时需要注意阻燃剂的种类和用量、表面改性等因素。
同时,在聚氨酯材
料阻燃研究中,还需要通过阻燃剂与其他阻燃剂的协同应用,有效地提高材料的阻燃性能。
随着磷系阻燃剂的应用不断深入,相信聚氨酯材料的阻燃性能将得到不断提高,从而拓展
聚氨酯材料的应用范围。