用锥形量热仪评价异氰酸酯指数对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响

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:T Q328.2 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(D MMP)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有多种,包括点燃时间、总释放热、释热速率、烟及毒性参数等。

（Ｎｉｐｐｏｎ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｄｅｐｔ．） Ａｂ ｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｔｈａｔ ａｒｅ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｂｅｉｎｇ ｕｓｅｄ ｉｎ Ｊａｐａｎｅｓｅ ｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｒｋｅｔ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｉｓｓｕｅｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ａ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｆｉｒｅ ｓａｆｅｔｙ ａｓｐｅｃｔｓ ｉｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ． Ｔｈｅ Ｆｉｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＰＵＲ／ＰＩＲ ｆｏａｍｓ ａｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｗｉｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｆｉｒｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｕｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｔｏ ｓｈｏｗ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ＰＵＲ／ＰＩＲ ｆｏａｍ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗｉｔｈ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｕｓｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｒｅｓｐｏｎｄｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒｄ ｓ ： ＰＵＲ ｆｏａｍ； ＰＩＲ ｆｏａｍ； ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ； ｆｉｒｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ； ｃｏｎｅ－ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ ｍｅｔｈｏｄ； ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｐａｎｅｌ； ｓｐｒａｙ ｆｏａｍ

A 料(组合聚醚) 聚醚
质量份 100
阻燃剂
40～ 100
胺类催化剂 有机硅匀泡剂
2.0～ 3.0 1.5～ 2.2
发泡剂
15～ 20
B 料(异氰酸酯)
PAPI 二月桂酸二丁基锡
150 2.5～ 5.0
其中 , 蔗糖聚醚 、胺类催化剂 、发泡剂(CFC-11)、
多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI 或粗 MDI)、二月
对于 PU 硬泡材料的火灾危险 性 , 早已引 起国 内外的重视 , 因此其阻燃技术得到了迅速的发展 , 人 们开展了大量的工作[ 3～ 5] 。 近十多年来 , 我国相继 开发了许多新型阻燃剂, 如三氯乙基磷酸酯 (TCEP)、三(2 , 3-二溴丙基)三聚氰胺酯(TBC)、甲基 膦酸二甲酯(DMMP)等含磷 、卤的有机阻燃剂 , 虽然 可以将 PU 硬泡的氧指数提高到 26 左右 , 但仍与消 防安全对建筑保温材料的要求存在着一定的差距 , 如目前国内市场上还未见到达到 GB8624 -1997“建 筑材 料燃 烧性能 分 级方 法 ” 中 关 于管 道 隔 热 保 温 用 泡沫塑料燃烧性能分级所规定的氧 指数 ≥32 .0 的 阻燃等级一级的 PU 硬泡产品 。 为此 , 公安部天津 消防科学研究所对 PU 硬泡的阻燃技术进行了深入 的研究 , 并研制出高阻燃性 、低发烟性 、耐火隔热性 能优良的 PU 硬泡产品 。
PU 硬泡是一种热固性塑料 , 300 ℃以上开始发 2 .4 高阻燃型 PU 硬泡理化性能测试结果
生分解 , 泡沫体开始收缩 , 导热系数降低 。从表 4 可
在提高 PU 硬泡材料阻燃性 、耐火隔热性 、降低
以看出 , 通过添加复合阻燃剂 , PU 硬泡复合板的耐 发烟量和发烟速度的同时 , 作为结构材料 , 必须考虑

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。