可膨胀石墨阻燃半硬质聚氨酯缓冲泡沫研究

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1、第２１卷第４期载人航天Ｖｏｌ．２１Ｎｏ．４２０１５年７月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＪｕｌ．２０１５可膨胀石墨阻燃半硬质聚氨酯缓冲泡沫研究１１２１１１李毅，王道亮，邹华维，石继梅，陈粤海，彭志会（１．四川航天系统工程研究所，成都６１０１００；２．四川大学高分子研究所，成都６１００６５）摘要：半硬质聚氨酯泡沫（ＳＰＦ）材料由于突出的缓冲性能而具有广泛的应用潜力。由于ＳＰＦ密度低且开孔率较高，遇到火源时极易发生燃烧，存在安全隐患，严重限制了其在航天等特殊领域的应用。可膨胀石墨（ＥＧ）是一种典型的物理膨胀型

2、无卤阻燃剂，可以有效地改善材料的阻燃性能。为研究ＥＧ粒径和填充量对ＳＰＦ阻燃性能的影响，选用三种大跨度粒径ＥＧ（７０μｍ，４３０μｍ，９６０μｍ），采用一步法制备了不同ＥＧ填充量的复合泡沫，对比了三种粒径ＥＧ在不同填充量（５ｗｔ．％，１５ｗｔ．％，２５ｗｔ．％，５０ｗｔ．％）下对半硬质聚氨酯泡沫各项性能的影响。结果表明：ＥＧ能明显改善半硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能，且粒径是ＥＧ阻燃的关键因素，大粒径、高填充量的ＥＧ能有效提高泡沫材料的阻燃性，在５０ｗｔ．％时，ＥＧ-９６０μｍ填充泡沫的氧指数高达３１％。小粒径的

3、ＥＧ-７０μｍ不仅对泡沫的阻燃性无改善作用，甚至能促进泡沫的燃烧。同时，小粒径的ＥＧ-７０μｍ能明显提高泡沫原料的粘度，影响泡沫的成型过程。关键词：可膨胀石墨；阻燃；半硬质聚氨酯泡沫；粒径中图分类号：Ｖ２５４畅１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１５）０４-０３５１-０５FlameRetardantsStudyofExpandableGraphiteinSemi-rigidPolyurethaneFoams１１２１１１ＬＩＹｉ，ＷＡＮＧＤａｏｌｉａｎｇ，ＺＯＵＨｕａｗｅｉ，ＳＨＩＪｉｍｅｉ，Ｃ

4、ＨＥＮＹｕｅｈａｉ，ＰＥＮＧＺｈｉｈｕｉ（１．ＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｉｃｈｕａｎＡｅｒｏｓｐａｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１０１００，Ｃｈｉｎａ；２．ＰｏｌｙｍｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｓｅｍｉ-ｒｉｇｉｄｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｆｏａｍ（ＳＰＦ）ｈａｓａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｄｕｅｔｏｉｔｓｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｃｕｓｈｉｏｎ

5、ｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ＳＰＦｉｓｈｉｇｈｌｙ爆ａｍｍａｂｌｅｏｗｉｎｇｔｏｉｔｓｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｏｐｅｎ-ｃｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｌｉｍｉｔｓｉｔｓｇｒｅａｔｅｒｕｓｅｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅａｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｓｐｅｃｉａｌａｒｅａｓ．Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅｇｒａｐｈｉｔｅ（ＥＧ）ｉｓａｔｙｐｉｃａｌｈａｌｏｇｅｎ-ｆｒｅｅｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉ

6、ｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｌａｒｇｅ-ｓｐａｎｓｉｚｅｏｆＥＧ（７０μｍ，４３０μｍ，９６０μｍ）ｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｍｏｄｉｆｙＳＰＦｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇａ-ｍｏｕｎｔｓ（５ｗｔ％．，１５ｗｔ％．，２５ｗｔ％．，５０ｗｔ％．）．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＥＧｏｎＳＰＦｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＥＧｃａｎｓｉ

7、ｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙｏｆＳＰＦｓ．ＴｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆＥＧｉｓｃｒｕｃｉａｌｔｏｔｈｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙｏｆＥＧｆｉｌｌｅｄＳＰＦ．Ｌａｒｇｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｈｉｇｈｅｒｌｏａｄｉｎｇｆｒａｃ-ｔｉｏｎｓｏｆＥＧｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙｏｆＳＰＦｓ．ＴｈｅＬＯＩｏｆＥＧ-９６０μｍ／ＳＰＦｗｉｔｈ５０ｗｔ％．ＥＧｒｅａｃｈｅｄａｓｈｉｇｈａｓ３１％．ＥＧ-７

8、０μｍｅｘｈｉｂｉｔｅｄｎｏｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｙｏｆＳＰＦ，ｂｕｔａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｗｈａｔ’ｓｍｏｒｅ，ＥＧ-７０μｍｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｔｈｅｆｏａｍｒｅａｃｔｉｏｎｍｉｘｔｕｒｅａｎｄｉｍｐａｃｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｏａｍｍｏｌｄｉｎｇ．Keywords：ｅｘ