建筑用高阻燃型硬质聚氨酯泡沫塑料的研制

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1、2003中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集建筑用高阻燃型硬质聚氨酯泡沫塑料的研制闫格王娟魏秀琴刘彦军邓欣荣（兰州华宇创新科技有限公司甘肃兰州730000）摘要：在国产聚醚和液体阻燃剂复配的基础上，对聚氨酯进行改性，研制出了满足建筑阻燃要求的硬质聚异氰脲酸酯泡沫，其密度为50kg/m3，氧指数为32，导热系数为0.030W/(m·K)，压缩强度为310kPa。关键词：建筑；阻燃；硬质泡沫塑料；聚异氰脲酸酯；氧指数众所周知，由于硬质聚氨酯泡沫塑料具有优良的物理机械性能、电学性能、声学性能以及耐化学腐蚀性能，并与多种材料具有很强的粘结力，而被广泛用作城市供热管道、石油化工

2、管道、冷藏设备、空调客车等的隔热保温材料。近年来，随着建筑节能在我国的深入发展，硬质聚氨酯泡沫塑料的各种优良物理性能被建筑行业的人士看好，开始逐渐在建筑屋面、墙体等部位采用该材料。但是，未经阻燃处理的硬质聚氨酯泡沫塑料的氧指数仅为17左右，远远达不到建筑材料防火要求。对于硬质聚氨酯泡沫在建筑上应用的火灾危险性，早已引起国内外的重视，其阻燃技术得到了迅速发展。近十年来，我国开发了许多新型阻燃剂，有关单位在硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃防火方面也开展了一系列研究[1]，提高聚氨酯泡沫阻燃性的途径主要有两条：(1)添加含氯、溴、磷等元素的阻燃剂，(2)对聚氨酯进行结构改性[2]。采用添加

3、阻燃剂的办法将硬质聚氨酯泡沫塑料的氧指数提高到26，但对添加阻燃剂后组合聚醚的保质期未做探讨，另外目前市场上很少见到达到GB8624－1997“建筑材料燃烧性能分级方法”中所规定的氧指数大于32的B1级硬质聚氨酯泡沫塑料体系。为了在建筑领域大力推广应用聚氨酯泡沫，我们开展了硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃防火性能的研究，研制出氧指数达到32的B1级硬质聚氨酯泡沫，其组合聚醚原料的保质期为15天，泡沫密度为50～55kg/m3，导热系数为0.027W/(m·K)，压缩强度为310kPa。1实验1.1原料聚醚多元醇(羟值400mgKOH/g)，国产；聚酯多元醇(羟值350mgKOH/g)

4、，中国科学院兰州化学物理研究所；二甲基环己胺，金坛华阳化工助剂厂；抗氧剂2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚，金坛华阳化工助剂厂；阻燃剂TCEP、DMMP、TCPP，扬州晨光化工厂；泡沫稳定剂B-8462、B-8454，德国高施米特公司；发泡剂HCFC-141b，浙江三环化工有限公司；多异氰酸酯(PAPI)，牌号5005，美国Huntsman公司。1.2　设备电动搅拌器，金坛市金城国胜实验仪器厂；万能材料试验机CMT4503，深圳新三思计量技术有限公司；氧指数检测系统HC-2，南京江宁分析仪器厂；导热系数测试仪，自制。1.3　实验内容1.3.1　组合聚醚的配制将聚醚多元醇、聚

5、酯多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂及阻燃剂等原料按确定比例混合均匀,则配制成组合聚醚。1.3.2　聚氨酯硬质泡沫塑料的制备控制好组合聚醚与异氰酸酯的料温及模具温度，按确定的配方称取组合聚醚和异氰酸酯，混合后在电动搅拌器上搅拌10ｓ，随后倒入模具中，使其发泡。待泡沫熟化彻底后测定其性能。1.3.3聚氨酯硬质泡沫塑料性能测试泡沫性能按国家标准方法测试，测试项目及有关标准名称分别为：3312003中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集泡沫密度GB/T6343-1995泡沫塑料和橡胶表观（体积）密度的测定；泡沫压缩强度GB8813-1988硬质泡沫塑料压缩试验方法；泡沫导热系

6、数GB3399-1982塑料导热系数试验方法──护热平板法；泡沫阻燃性GB/T2406-93塑料燃烧性能试验方法氧指数法。2结果与讨论为了研制阻燃性满足建筑要求的硬质聚氨酯泡沫塑料，在实验配方上设计了3种方案，具体配方见表1。表1阻燃型硬质聚氨酯泡沫塑料配方及性能配方1配方2配方3配方聚醚多元醇/质量份1005050聚酯多元醇/质量份05050泡沫稳定剂/质量份2～32～32～3催化剂/质量份0.5～2.50.5～2.50.5～2.5阻燃剂/质量份15～3515～3015～30发泡剂/质量份12～2012～2012～20多异氰酸酯指数1.051.051.05～3泡沫性能密度

7、/kg·m－350±250±250±2导热系数/W·(m·K)－10.024~0.0270.024~0.0280.024~0.030压缩强度/kPa230260310氧指数23～2624～2824～32对于配方体系1，在泡沫整体密度基本不变的条件下，调整阻燃剂的添加量，测得泡沫氧指数与阻燃剂的关系如图1所示。从图1可以得知，仅靠在组合聚醚中添加阻燃剂的办法，泡沫的阻燃性能只能达到B2级，而且由于阻燃剂添加量大，造成泡沫的其它物理性能有所下降。对于配方体系2，在泡沫整体密度基本不变的条件下，调整阻燃剂的添加量，测得泡