聚氨酯硬泡阻燃泡沫研究30年的历史回顾与最新研发应用成果

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。

PMI泡沫塑料在国内外的研究与应用简介一、什么是PMI泡沫塑料？PMI泡沫塑料是一种具有轻质、高强度和优异的隔热性能的材料。

该材料因其优良的性能表现，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、轨道交通等工业领域。

PMI泡沫塑料的主要成分是聚酰亚胺（Polymer of Methylenediphenyl Diisocyanate）。

二、国外PMI泡沫塑料的研究1.美国美国作为PMI泡沫塑料的诞生地之一，在PMI泡沫塑料的研究和应用方面处于领先地位。

美国航空航天局（NASA）是PMI泡沫塑料的主要研究单位之一。

在航空领域，PMI泡沫塑料被广泛用于制造航空器的梁、墙、楼层、底板等构件。

在汽车和船舶领域，PMI泡沫塑料的应用也十分广泛。

2.日本日本在PMI泡沫塑料的研究和应用方面也有很高的水平。

日本交通省一直致力于PMI泡沫塑料在轨道交通领域的应用。

在此领域，PMI泡沫塑料主要用于制造车身隔音组件、车站屏蔽门和隔热板等部件。

值得一提的是，在灾害发生时，PMI 泡沫塑料材料还可应用于临时住房的制造，便于灾区人民的生活。

三、国内PMI泡沫塑料的研究与应用国内PMI泡沫塑料的研究相对较晚，在20世纪90年代开始了比较系统的研究。

目前，国内PMI泡沫塑料主要应用于航空、车船、建筑等领域。

在航空领域，PMI泡沫塑料主要用于制造飞机的结构零件和内部隔音构件。

在车船领域，也广泛应用于隔热板、墙板、地板和顶板等部件。

在建筑领域，PMI泡沫塑料的应用主要体现在防火保温材料和建筑隔音板等方面。

四、PMI泡沫塑料的未来在未来，随着科学技术的不断发展，PMI泡沫塑料将会有更广的发展和更广的应用领域。

随着PMI泡沫塑料的不断提升和使用量的增加，其相关的材料技术和设备也将不断得到改进和提升。

相信在不久的将来，PMI泡沫塑料将会在更多领域得到应用。

以上是对PMI泡沫塑料在国内外的研究和应用的简要介绍。

随着科学技术的发展，相信该材料在未来还会有更多的应用潜力。

有机硅表面活性剂在聚氨酯高回弹泡沫中的应用一、聚氨酯高回弹泡沫1、简介、特点近30年来我国的聚氨酯工业飞速发展，由于聚氨酯材料优良性能，已广泛应用于交通运输、民用家具等领域。

高回弹软质泡沫塑料（又称“HR”泡沫）是聚氨酯泡沫塑料家族中的重要一员，与普通软泡相比，它采用新型的原料和助剂，使泡沫聚合物的化学结构发生变化，因而具有极高的回弹性、显著的舒适性、优良的物理性能和加工性能、良好的透气性及阻燃性，应用也日益广泛，国外称这类泡沫制品是聚醚型一步法工艺后出现的新一代聚氨酯软质泡沫塑料新品种。

2、主要原料和经典配方HR主要原料参考配方13、加工生产近30年来我二、聚氨酯HR用有机硅表面活性剂1、硅油作用在聚氨酯高回弹泡沫塑料的生产中需要加入有机硅表面活性剂（亦称硅油）。

它在发泡过程中的基本作用是：—乳化相容：使多元醇、异氰酸酯等各组分很好的分散。

—稳泡成核：提高发泡稳定性，防止塌泡。

使泡沫细密、稳定。

—开孔性能：在稳定泡沫的基础上破泡，使泡沫具有很好的舒适性。

聚氨酯高回弹泡沫硅油按发泡工艺可分为两大类：模塑高回弹泡沫硅油和普通高回弹硅油。

硅油能调整气泡大小，从而控制泡孔结构。

各组分混合后液体会产生微小的，这些分散均匀的微小气泡就是泡沫形成过程中的成核中心。

经过短时间诱发后，发泡气体开始扩散，进入并扩大细小的气泡，发泡料液逐渐变成乳白状。

主要发泡气体是CO2，是以下发泡反应生成的：2、HR硅油特点近30年来我3、沛西硅油产品特殊性Concentrol公司研发一系列硅油产品，能满足各种高回弹泡沫的生产。

我们也可以根据客户的需求，精确的研发出相应的新产品。

高回弹泡沫生产对硅油性能要求有以下主要几点：1.-拥有宽广范围的添加量，用以调解不同稳泡性和开孔性。

2.-3.-低雾化。

遵循汽车和床垫行业的严格规定，硅油的挥发性必须要尽可能低（低VOC 值）。

三、沛西HR硅油产品信息表在聚氨酯高回弹泡沫塑料的生产中需要加入有机硅表面活性剂（亦称硅油）。

聚氨酯泡沫在家具中的应用
聚氨酯泡沫在家具制造中具有多种应用，主要包括缓冲、支撑、隔音和保温等方面。

1. 沙发和座椅：聚氨酯软泡是制作沙发家具、枕头和坐垫的常用材料，因为它能提供良好的缓冲性能，增加家具的舒适度。

2. 床垫和床褥：慢回弹聚氨酯泡沫，也称为记忆泡沫，因其优异的压力分散能力，被广泛应用于床垫和床褥中。

这种材料能够根据人体的压力分布自动调节承托力，促进血液循环，减少翻身次数，从而提高睡眠质量。

3. 隔音内衬：聚氨酯泡沫具有隔音性能，可以用于家具的内部结构，如隔音内衬，以提高家具的整体隔音效果。

4. 保温隔热：聚氨酯硬泡体因其低导热系数，具有良好的保温隔热性能，可以用于家具的某些部分，以提高能效和舒适度。

5. 儿童玩具：聚氨酯泡沫还被用于制作儿童玩具，因为它安全、卫生、耐用，并且成本较低。

6. 医疗康复设备：在医院病床和轮椅坐垫等医疗康复设备中，慢回弹聚氨酯泡沫可以降低接触点的压力，增加患者的舒适感。

7. 汽车内饰：聚氨酯泡沫还可以用于汽车内饰的制作，如发动机噪声防治的隔音材料，以及地毯底衬等。

聚氨酯泡沫因其独特的物理特性，在家具制造中扮演着重要的角
色，不仅提升了家具的实用性和舒适性，还为家具设计提供了更多的可能性。

巴斯夫喷涂硬泡聚氨酯Elastospray TM一．聚氨酯喷涂硬泡简介聚氨酯硬泡保温材料作为目前保温效果最好的外墙保温材料，也是国家节能指定的使用材料之一，其2－5厘米使用厚度就可以达到节能65％的要求。

聚氨酯喷涂硬泡保温材料是以异氰酸酯（俗称黑料）和混合发泡剂、催化剂、改性剂、阻燃剂、抗老化剂等多种助剂的多元醇（俗称白料），通过专门设备按照特定比例均匀混合、高压喷涂、现场无氟发泡形成的高分子聚合物新型防水保温材料。

他拥有连续致密的表层及闭孔率高达95％以上的互联壁高强度蜂窝结构，是防水、保温、隔热、隔气、防腐等多种功能于一体的新型节能材料。

聚氨酯硬泡保温材料在欧美发达国家已经使用了30多年，应用相当普及，已经显示出较聚苯乙烯板、胶粉聚苯颗粒砂浆等其他保温体系更为巨大的优势和更广泛的适用性。

二．聚氨酯喷涂硬泡物理特性和适用范围根据《GB50404-2007硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》，聚氨酯喷涂硬泡可分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型三种，其中Ⅰ型应用于外墙和屋面的保温系统，Ⅱ型、Ⅲ型应用于屋面的保温防水复合系统。

GB50404－2007中规定屋面用喷涂聚氨酯硬泡的物理特性请见表1。

巴斯夫聚氨酯ELASTOSPRAY TM可用于不同气候区、不同建筑节能标准的外墙和屋面保温系统，基层可为混凝土、各种砌体材料。

适合于节能标准和防火等级较高的建筑使用。

表1. 喷涂聚氨酯硬泡物理性能三．聚氨酯喷涂硬泡特点聚氨酯保温材料与传统保温材料的性能对比具有如下的优点： 1. 卓越的保温隔热性能聚氨酯硬泡保温材料是一种高性能的高分子热固性保温材料。

聚氨酯硬泡保温材料是目前最优异的建筑保温隔热材料，其导热系数低于0.024w/m.k ，远低于其他传统的保温材料。

由于采用现场直接喷涂施工，能形成连续的保温层，即使节点等复杂部位也不会有冷热桥想象。

2. 优异的防水性能聚氨酯喷涂硬泡保温材料连续自结的表皮和能达到95％以上的高强度互联壁闭孔，具有理想的不透水性和良好的水蒸气渗透阻，采用现场直接喷涂技术，可以在建筑外墙和屋面形成一层无接缝的连续防水层，在异型施工中更具有鲜明的优点，能有效避免雨水渗漏。

知识介绍聚氨酯树脂及其应用郑　彦1　王文忠2　冷　鹏　(1　山东省立医院　济南　250021) (2　山东大学新材料所　济南　250100) 摘要　聚氨酯树脂作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料,在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用。

本文简述了聚氨酯树脂的历史,综述了其应用,介绍了几种新型聚氨酯树脂及废旧聚氨酯的回收方法。

关键词　聚氨酯　液晶　阻燃剂　聚硅氧烷 德国化学家拜尔于1937年发现了异氰酸酯与活泼氢的反应(-NCO +HO --N HCO -),开始了聚氨酯(PU )树脂的研究和应用[1]。

二战期间,德国已经建立起了具有一定生产能力的聚氨酯实验厂。

战后,美英等国从德国引进了制造方法。

日本于1955年从德国的拜尔公司和美国的杜邦公司引进技术开始了聚氨酯的生产与开发。

自此聚氨酯树脂的研究与应用在世界范围内发展起来,相继发明了聚氨酯混炼胶、浇注胶、泡沫塑料等品种,聚氨酯树脂的应用日渐广泛,生产规模不断扩大。

我国自60年代开始独立研制和发展聚氨酯树脂,到目前为止,工业化生产已初具规模,但生产工艺和技术与发达国家相比还有较大差距。

进入90年代以来,聚氨酯树脂对人们的生产、生活更加重要。

技术的发展、生产工艺的改进使新型聚氨酯不断出现,未来的聚氨酯材料将向应用和环保方向发展。

聚氨酯树脂又被称做聚氨酯弹性体(PUR ),是一种性能介于塑料和橡胶之间的特种材料[2],具有高强度、耐磨耗、抗撕裂、挠曲性能好、耐油和良好的血液相容性等优点。

因此在工业、农业、军事、航空、医学等领域有广泛的应用,需求量很大。

Bayer 公司称MDI 年增率6%～8%,TDI 和聚醚多元醇的增长率分别为6%和4.5%。

在得克萨斯州用于Channelview 装置的IMPACT 专利技术使聚醚多元醇装置的产量几乎翻了一番,达22.5万吨。

1　主要反应方程式 (1)预聚反应OCN -R -NCO +HO -R 1-OH +OCN -R -NCO OCN -R -C NH OO -R 1-O C O NH -R -NCO (2)扩链反应OCN -R ’-NCO +HN -R 2-NH +OCN -R ’-NCOOCN -R ’-C NH ONH -R 2-NH C O NH -R ’-NCO R ’替代R -NH C O O -R 1-OC ONH -R 2　生活中的聚氨酯2.1　衣食与聚氨酯以织物或编织物为基布,涂上粘合剂、胶料,经表面装饰制成聚氨酯革。

关于EPS与聚氨酯发泡保温材料区别EPS（又称苯板、泡沫板）是可发性聚苯乙烯板的简称。

是由可发性聚苯乙烯原料（Expandable Polystyrene）经过预发、熟化、成型、烘干和切割等工艺制成。

它既可制成不同密度、不同形状的泡沫塑料制品，又可以生产出各种不同厚度的泡沫板材，每立方米体积内含有300--600万个独立密闭气泡，内含空气的体积为98%以上，由于空气的热传导性很小，且又被封闭于泡沫塑料中而不能对流，所以EPS是一种隔热保温性能非常优良的材料。

EPS板保温体系是由特种聚合胶泥、EPS板，耐碱玻璃纤维网格布称和饰面材料组成。

集保温、防水、防火，装饰功能为一体的新型建筑构造体系。

技术指标：技术性单位技术能容量Kg/m3 15-30导热系W/m.k 0.041数使用温℃+70℃度抗拉强kg/m2 ≥2.5-3.5度聚氨酯泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。

聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数低，仅0.022～0.024W/（m·Κ），相当于挤塑板的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。

目前聚氨酯泡沫塑料主要应用在建筑物外墙保温，屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等。

技术指标：特点：1.保温性能好。

导热系数0. 025左右，比聚苯板还好，是目前较好的保温材料。

2.防水性能好。

泡沫孔是封闭的，封闭率达95% ,雨水不会从孔间渗过去。

3.粘结性能好。

4.经济效益好。

如果把保温层和防水层分开，不仅造价高，而且工期长，而发泡聚氨酯一次成活。

5.耐老化好。

据国外已用工程总结和研究测试获知，耐老化年限可达30年之久。

导热系数小： 聚氨酯泡沫的导热系数在保温材料中是最低的，因此能使物料的热损失减少到最低限度。

防水、防腐、耐老: 由于聚氨酯泡沫的闭孔率达92%以上,因此,用聚氨酯泡沫作为管道的保温层,不仅可以起保温隔热作用，而且能有效地防止水，湿气以及其它多种腐蚀性液体、气体的浸透，防止微生物的滋生和发展。

聚氨酯半硬泡一、聚氨酯半硬泡简介上世纪50年代后期开发出来的基于以甘油交的联蓖麻油/TDI预聚体系半硬质泡沫最早应用于缓冲垫。

这些泡沫是相当牢固的并且它们的恢复很缓慢。

到上世纪70年代，人们仍然使用预聚物体法，并通过发展二官能度和三官能度聚醚来提高泡沫的性能和泡沫应用多样性。

多元醇和催化剂的进一步发展使得基于粗TDI、粗MDI和高游离NCO加合物的一次成型法得到了发展。

分子量在4500–6500MW的多元醇与低分子量的交联剂，如最初为硬质泡沫开发的胺基多元醇，被开发并且今天依然在继续使用。

一次成型法已经普遍取代半预聚体法系统，其优势在于：易于制定，获得所需的密度和负载温度引起的承重变化敏感度低低粘度异氰酸酯组分优良的流动特性快速固化周期低成本虽然一次成型法泡沫一般都比半预聚体法泡沫的强度低，但是在实际应用中并不是缺点。

一次成型泡沫有足够强度以满足汽车工业的要求，无论是早期的汽车仪表盘，还是后续发展出来的汽车扶手、头枕、门板和中控台垫。

表1是一个半硬泡一次成型法典型配方和性能。

1一次成型法半硬泡的典型配方和性能泡沫配方（pbw）Pluracol380959595Pluracol3555 2.5-乙二胺多元醇- 2.55二甲基乙醇胺0.750.750.75水 1.6 1.6 1.6聚合MDI（105指数）37.139.141.1性能-模塑泡沫密度（/ft3） 6.9 6.87.0拉伸强度（psi）212729伸长率（%）606050撕裂强度（lb/in）0.80.9 1.0IFD（psi）---壁厚（in） 1.0 1.0 1.025% 6.98.910.265%17.522.626.4恢复率（%）777369压缩率（%）50%15182050%湿老化131517接枝多元醇在一次成型法半硬泡中可以很好地利用。

当添加量很低时（1%或2%），接枝多元醇作为一种加工助剂，能够提供更多开孔结构，帮助泡沫流动和减少收缩。

聚氨酯硬泡定义
聚氨酯硬泡是一种高分子材料，具有轻质、隔热、吸音、防水、防火等优良性能，广泛应用于建筑、交通、航空、船舶、电子、家具等领域。

聚氨酯硬泡的制备过程是将聚醚或聚酯多元醇与异氰酸酯混合，加入发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助剂，经过混合、搅拌、注入模具、加热固化等工艺步骤制成。

制备过程中需要注意控制发泡剂的用量、温度、时间等参数，以获得理想的泡孔结构和物理性能。

聚氨酯硬泡的应用领域非常广泛。

在建筑领域，聚氨酯硬泡常用于墙体、屋顶、地面、门窗等隔热、保温、防水、防火等方面。

在交通领域，聚氨酯硬泡常用于汽车、火车、飞机等车辆的隔热、吸音、减震等方面。

在航空航天领域，聚氨酯硬泡常用于航空器的隔热、保温、减重等方面。

在电子领域，聚氨酯硬泡常用于电子产品的保护、隔热、吸音等方面。

在家具领域，聚氨酯硬泡常用于沙发、床垫、椅子等家具的舒适性、弹性、耐久性等方面。

聚氨酯硬泡作为一种优良的高分子材料，具有广泛的应用前景和市场需求。

随着科技的不断进步和人们对环保、节能、安全等方面的要求不断提高，聚氨酯硬泡的应用前景将更加广阔。