阻燃聚氨酯硬泡的研究进展
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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。
阻燃硬泡聚氨酯的研究摘要:聚氨酯保温材料在工民建领域发展迅速,在水利水电工程领域,已有将其应用至混凝土坝的保温实例。
与当前的聚苯板保温材料相比,喷涂聚氨酯硬泡具有自身的优点和缺点。
对其进行改性,改善它的缺点,从而在水利水电工程领域有很好的应用。
关键字:聚氨酯;界面;改性Abstract: The rapid development of polyurethane insulation materials in the field of civil engineering in the field of water conservancy and hydropower project, has to apply to the concrete dam holding instance. Compared with the current polystyrene board insulation materials, spray polyurethane foam has its own advantages and disadvantages. Be modified to improve its shortcomings, resulting in water conservancy and hydropower engineering has a good application.Keywords:polyurethane;interface;modified1.硬泡聚氨酯的研究背景1.1硬泡聚氨酯的简介1.1.1聚氨酯的简介聚氨酯,简写PU,是聚氨基甲酸酷的简称。
由于所使用原料的官能团数目不同,可以制备出体型结构或线性结构的不同分子量的高分子聚合物"当多元醇和异氰酸醋都是二官能度,可制得线性结构的高聚物;若其中之一含有三个或者三个以上的官能度,则制得体型结构的高聚物.根据聚氨酷大分子的主链结构,可知它是由玻璃化温度(Tg)高于室温的刚性链段(硬段)和玻璃化温度低于室温的柔性链段(软段)组成,其中多异氰酸酷与小分子扩链剂反应构成硬段,聚多元醇构成软段"正是由于分子链中同时含有刚性链段和柔性链段,因此这种材料能用于刚性材料,也能用于柔性材料,性能可以较大范围的调控。
《膨胀型阻燃硬质聚氨酯泡沫涂层的制备与改性研究》一、引言随着现代工业的快速发展,阻燃材料在各个领域的应用越来越广泛。
膨胀型阻燃硬质聚氨酯泡沫涂层因其良好的阻燃性能、较高的强度和优良的加工性能等优点,已成为现代建筑材料中的重要组成部分。
然而,如何进一步改善其性能以满足不同应用领域的需求仍是研究的热点。
本文将重点研究膨胀型阻燃硬质聚氨酯泡沫涂层的制备方法及其改性技术,旨在为相关研究提供参考。
二、膨胀型阻燃硬质聚氨酯泡沫涂层的制备1. 原料选择制备膨胀型阻燃硬质聚氨酯泡沫涂层的主要原料包括聚醚多元醇、异氰酸酯、阻燃剂、催化剂、发泡剂等。
其中,阻燃剂的选择对涂层的阻燃性能具有重要影响。
2. 制备工艺制备过程主要包括配料、混合、发泡、熟化等步骤。
首先,将聚醚多元醇、异氰酸酯、阻燃剂等原料按照一定比例混合均匀;然后加入催化剂和发泡剂,进行发泡反应;最后,经过熟化过程,得到膨胀型阻燃硬质聚氨酯泡沫涂层。
三、改性技术研究1. 纳米材料改性纳米材料的加入可以显著提高聚氨酯泡沫涂层的性能。
例如,纳米二氧化硅、纳米氧化铝等纳米填料可以改善涂层的阻燃性能、力学性能和耐热性能。
通过将纳米填料与聚氨酯基体进行复合,可以制备出具有优异性能的改性涂层。
2. 环保型阻燃剂改性为了满足环保要求,可采用环保型阻燃剂对聚氨酯泡沫涂层进行改性。
例如,磷系阻燃剂、氮系阻燃剂等具有较低的烟密度和毒性,可有效提高涂层的阻燃性能。
通过调整阻燃剂的种类和用量,可以获得具有不同阻燃性能的改性涂层。
3. 表面处理技术表面处理技术可改善聚氨酯泡沫涂层的表面性能,如提高表面硬度、耐污性、防水性等。
常用的表面处理技术包括涂层法、浸渍法、气相沉积法等。
通过选择合适的表面处理技术,可以进一步提高聚氨酯泡沫涂层的应用性能。
四、实验与结果分析1. 实验设计本部分通过实验验证了上述制备与改性技术的可行性。
具体实验包括不同原料配比、纳米填料种类与用量、环保型阻燃剂种类与用量、表面处理技术等对聚氨酯泡沫涂层性能的影响。
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]。
阻燃聚氨酯泡沫塑料的制备研究摘要:聚氨酯泡沫塑料是一种具有优异综合性能的材料,广泛应用于各个领域,但其燃烧安全性和环境友好性仍有待提高。
本文以聚醚多元醇、异氰酸酯和催化剂为原料,采用一步法制备聚氨酯泡沫塑料,分别添加三种不同的阻燃剂:磷酸三苯酯(TPP)、氯化铵(NH4Cl)和磷酸二氢铵(ADP),研究对聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能和其他性能的影响。
分析了阻燃机理。
结果表明,三种阻燃剂均能提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能,其中ADP效果最佳,能使LOI达到28.5%,UL-94达到V-0级,同时对其他性能的影响较小。
关键词:阻燃材料;聚氨酯泡沫;泡沫塑料;塑料制备引言聚氨酯泡沫塑料是一种由聚醚多元醇和异氰酸酯在催化剂和发泡剂的作用下发生聚合反应而生成的多孔材料,具有轻质、高弹性、低导热系数、良好的隔音和吸震性能等优点,是目前使用最广泛的泡沫塑料之一[1]。
然而,聚氨酯泡沫塑料也存在一些缺点,其中最突出的就是其燃烧安全性,其在高温或火焰的作用下容易发生热解和燃烧,产生大量的热量、烟雾和有毒气体[2]。
因此,阻燃改性是提高聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的主要方法,本文以聚醚多元醇、异氰酸酯和催化剂为原料,采用一步法制备了聚氨酯泡沫塑料,并分别添加了三种不同的阻燃剂:磷酸三苯酯(TPP)、氯化铵(NH4Cl)和磷酸二氢铵(ADP),研究其对聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能的影响。
1实验部分1.1原料聚醚多元醇(PET-3300,水含量<0.05%,羟值数56 mg KOH/g,分子量3000,来自上海华仁化工有限公司),异氰酸酯(TDI-80,2,4-和2,6-异氰酸甲苯的比例为80:20,来自上海华仁化工有限公司),催化剂(双乙醇胺(DEA),来自上海华仁化工有限公司),发泡剂(水,来自自来水),阻燃剂(磷酸三苯酯(TPP),纯度>99%,来自上海亚世化工有限公司;氯化铵(NH4Cl),纯度>99%,来自上海亚世化工有限公司;磷酸二氢铵(ADP),纯度>99%,来自上海亚世化工有限公司)。
聚氨酯材料的阻燃技术研究摘要:作为高分子材料——聚氨酯,其在工业、农业、建筑、军事等领域广泛应用,其材料的阻燃性能受到社会各界的广泛关注。
接下来,本文将深入探究聚氨酯材料的阻燃技术,旨在为一线工作提供理论指导。
与其他高分子材料相同,没有经过处理的聚氨酯,能在空气中燃烧,其极限氧指数为18.随聚氨酯材料的广泛应用,其火灾发生事故也较为频繁,聚氨酯材料的阻燃技术与安全性能越来越重要。
1.聚氨酯阻燃类型分析现阶段,聚氨酯材料广泛应用,全球各大公司积极发展聚氨酯材料,各种新产品纷纷涌现。
聚氨酯材料制备,具有良好的耐寒、耐热、隔油等性能,是保温、防震中不可或缺的原材料,在家电业、汽车工业中广泛应用。
1.1.现阶段,高分子材料主要通过以下方式获得阻燃性能1.1.1.抑制降解与氧化技术1.1.2.催化阻燃技术1.1.3.消烟技术1.1.4.冷却降温技术1.1.5.接枝与交联改性1.1.6.隔热碳化技术1.2.聚氨酯阻燃方式可分为三种类型1.2.1.在聚氨酯合成过程中,添加磷、溴、氯等元素,这种叫作添加型阻燃剂。
1.2.2.在有机多元醇或原料异氰酸酯上添加磷、溴、氯等元素,进一步获得本体阻燃泡沫,这种叫作反应型阻燃剂。
1.2.3.在聚氨酯材料中,积极加入耐热高基团,进一步提升材料阻燃性能。
2.聚氨酯阻燃机理探究与其他塑料阻燃原理相似,聚氨酯材料通过使用阻燃剂,能有效提升自身分子的耐燃性能,进一步阻止其燃烧或者减缓其燃烧速度。
如果使用阻燃剂,在塑料与火接触时,不会快速燃烧,一旦离开火源,就能迅速熄灭。
从整体上说,阻燃剂的作用机理非常复杂。
但是,从根本上来说,阻燃剂就是通过某种方式达到阻止或切断燃烧的目的。
本文从以下方面探究阻燃剂作用机理:2.1.阻燃剂产物自身的脱水功效,使有机物进一步炭化,进而生成单质碳,在炭黑皮膜的影响下,很难引起火焰燃烧,起到阻燃效果。
2.2.阻燃剂分解,进一步在树脂表面覆盖一层保护膜,将空气隔离,产生阻燃效果。
聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术的研究进展随着经济的发展和科学技术的进步,对于新材料的研究深入程度越来越高。
目前,我国正在积极的进行节能环保型经济的发展,所以对于材料的节能型要求在不断的提升。
聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯材料的主要产品之一,此产品的质量较轻、导热性弱、比强度大,而且具有防震、隔音以及耐化学性等突出的优点,所以在目前的交通运输、家电以及生活用品等方面得到了显著的应用。
目前,此种材料在我国的需求度不断的提升,而且应用范围也在不断的扩大。
从此材料的研究分析来看,虽然其优势明显,但是在燃烧的过程中释放的有毒气体较多,所以应用受到了限制。
为了推广其应用,积极的分析聚氨酯泡沫塑料的无卤阻燃技术意义显著。
标签:聚氨酯泡沫塑料;无卤阻燃技术;研究聚氨酯泡沫塑料在目前的社会生活中有着重要的应用,对于现阶段的材料利用结构更新和改善发挥了重要的作用,但是其在燃烧过程中产生的大量有毒气体影响了人们对其的接受程度,所以此材料的进一步推广受到了严重的限制。
为了提升其社会利用价值,利用无卤阻燃技术进行聚氨酯泡沫的制成改造,这样可以有效的将其燃烧中产生的有毒气体進行抑制或者消除。
通过此方面的措施,聚氨酯泡沫塑料的缺陷会得到逐渐的改变,其在社会中的推广度和利用价值都会得到提升。
1 聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术1.1 反应型阻燃剂在聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术利用中,反应型阻燃剂是重要的利用。
所谓的反应型阻燃剂主要指的是在聚合物骨架中引入具有阻燃作用的元素或者是化合物,这样,基体结构中就会含有阻燃的成分。
而这些阻燃的成分就可以成功的抑制聚氨酯泡沫塑料的燃烧。
从现实利用的效果来看,反应型阻燃剂的阻燃作用发挥较为持久,而且具有非常良好的稳定性,并且这种阻燃剂可以有效的减少对材料自身性能的影响,所以说此种阻燃剂具有较高的利用价值。
就反应型阻燃剂的配置来讲,在其中加入的元素通常是磷、硅或者氮。
就反应型阻燃剂的实施原理来看,主要是通过元素和机体本身的反应使得燃烧中的有害物质减少,这样,即使在燃烧的过程中,聚氨酯材料的有害性也会降低。
无卤阻燃全水发泡聚氨酯硬质泡沫的研究进展
冯洪福;苏有学;李娜;孙超超;沈光耀;刘晓强;张振雨;沈勇坚;李荣博
【期刊名称】《化工新型材料》
【年(卷),期】2024(52)5
【摘要】聚氨酯硬质泡沫塑料是一种综合性能优异的功能材料,应用十分广泛。
近年来,随着环保标准与防火要求的提高,与聚氨酯硬质泡沫相关的研究取得了可喜的成果。
为了给后续研究提供参考,对比分析了氯氟烃、戊烷等物理发泡剂和全水化学发泡对阻燃的影响,介绍了阻燃聚氨酯硬质泡沫的发展概况,梳理了无卤阻燃聚氨酯硬质泡沫的阻燃机理,综述了阻燃聚氨酯硬质泡沫在重点领域的应用进展情况。
【总页数】6页(P52-57)
【作者】冯洪福;苏有学;李娜;孙超超;沈光耀;刘晓强;张振雨;沈勇坚;李荣博
【作者单位】陕西特种橡胶制品有限公司;上海核工程研究设计院股份有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TQ336.8
【相关文献】
1.无卤型阻燃全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能研究
2.无卤阻燃全水发泡聚氨酯硬质泡沫的结构与性能研究
3.全水发泡非卤阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的制备与性能
4.反应型阻燃剂及全水发泡剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响研究
5.不同无卤阻燃复合体系对全水发泡聚氨酯泡沫结构与性能的影响
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第16期 收稿日期:2018-05-30基金项目:2017年临沂大学学生学习评价改革课程(高分子物理实验);2017年临沂大学教育信息化研究课程(高分子化学实验);国家级大学生创新创业训练项目(编号:201810452123)作者简介:毛广政(1996—),临沂大学在校本科生;通讯作者:马登学,博士,副教授,主要从事高分子材料的合成与应用。
阻燃聚氨酯泡沫改性的研究进展毛广政,仇艳玲,代 月,黄传峰,马登学(临沂大学材料科学与工程学院,山东临沂 276005)摘要:聚氨酯作为一类性能稳定且相对全面的材料,广泛应用于多个领域。
但由于其易燃的缺点带来的安全隐患问题抑制了在聚氨酯泡沫上的发展。
本文首先对聚氨酯泡沫的反应型阻燃和添加型阻燃两种阻燃方式进行研究分析,其次对无机添加型阻燃剂、膨胀型阻燃剂、氨基阻燃剂及其复配和纳米材料阻燃剂进展做出了论述。
关键词:聚氨酯泡沫;阻燃;研究进展;改性中图分类号:TQ311 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2018)16-0071-02ResearchProgressonFlameRetardantPolyurethaneFoamModificationMaoGuangzheng,QiuYanling,DaiYue,HuangChuanfeng,MaDengxue(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,LinyiUniversity,Shandong,Linyi 276005,China)Abstract:Asakindofstableandcomprehensivematerial,polyurethaneiswidelyusedinmanyfields.However,theproblemofsafetyhazardscausedbyitseasyburningdefectsinhibitedthedevelopmentofpolyurethanefoam.Inthispaper,thereactiveflameretardantandadditiveflameretardantmethodsofpolyurethanefoamarestudiedandanalyzed.Secondly,theprogressofinorganicadditiveflameretardants,expansionflameretardants,aminoflameretardantsandtheirrecombinationarediscussed.Keywords:polyurethanefoam;flameretardant;researchprogress;modification1 引言聚氨酯(PU)是带有-NH-COO-特征集团的高分子杂链聚合物,PU的分子结构由两部分组成,Bonart首先提出"硬段"和"软段"描述聚氨酯分子链结构,是一种由低聚物多元醇(一般是聚醚、聚烯烃二醇或聚酯)组成的软段与多异氰酸酯或其他小分子扩链物组成的硬段共同构成。
阻燃聚氨酯硬泡的研究进展作者:袁铁来源:《中国新技术新产品》2014年第16期(佛山市公安消防支队禅城区大队,广东佛山 528000)摘要:简要介绍了聚氨酯硬泡的燃烧降解过程,并对各种阻燃剂的阻燃机理进行了全面的介绍。
着重阐述了聚氨酯硬泡的阻燃方法,并对聚氨酯硬泡的阻燃发展方向进行了展望。
关键词:聚氨酯硬泡;阻燃;阻燃剂中图分类号:TQ32 文献标识码:A聚氨酯硬泡分子链中的碳氢分子链段比重较高,且泡沫密度较小,泡沫呈孔状结构,比表面积大,气体渗透性好,所以极易燃烧,其极限氧指数(LOI)仅有18%左右,属于易燃材料。
此外,聚氨酯硬泡在燃烧过程中会产生大量有毒气体和烟雾,严重威胁人们的生命财产安全。
所以阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的研究已成为聚氨酯工业中最重要的课题之一。
1聚氨酯硬泡的燃烧热降解过程燃烧是物质表面发生的剧烈氧化反应,是个极其复杂的化学反应过程。
一般来说,聚氨酯硬泡的燃烧过程可分为3个阶段进行。
第一阶段,聚氨酯硬泡在外部火源的作用下受热分解,产生多种小分子可燃气体,如小分子烷烃、烯烃、氢气等。
第二阶段,周围的氧气与这些可燃气体发生氧化还原反应,生产二氧化碳和水,同时释放出大量的反应热和烟气。
第三阶段,燃烧反应中产生的热量使得泡沫的温度继续升高,使其进一步分解,进一步产生的可燃气体维持燃烧反应的进行,当聚氨酯基体不再产生可燃气体时,燃烧反应终止,泡沫燃烧完毕。
2 聚氨酯硬泡的阻燃机理针对上述聚氨酯硬泡的燃烧过程,阻燃剂应具有以下一种或数种的功能:能在起火温度或接近起火温度下吸热分解成不可燃物质;能与燃烧产物反应生成不易燃物质;能分解出可终止自由基氧化反应的物质,最终达到阻燃的目的。
使用阻燃剂可以提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能和热稳定性,延缓材料燃烧速率或者阻止它的燃烧。
阻燃剂的作用机理复杂,不过大致可以分为以下三种:(1)吸热降温效应。
在高温下,一些阻燃剂发生脱水、相变等吸热分解反应,能够吸收材料在燃烧反应中放出的大量热量,降低了火焰区和材料表面的温度,阻断了可燃气体的供应,从而达到延缓火势或熄灭火焰的目的。