阻燃聚氨酯硬泡的研究现状及发展趋势

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1、综述摘要：聚氨酯硬泡被公认为是目前世界上最好的保温材料，但未经阻燃处理的聚氨酯硬泡常常引发火灾。介绍了聚氨酯硬泡的成分、燃烧机理及阻燃原理，阐述了阻燃技术的研究现状及最新进展，展望了阻燃硬泡的发展趋势。关键词：聚氨酯；阻燃；硬质泡沫Abstract：Ri百dp01yuretllanefoarllsarereco弘izedasdlewodd’sbestinsulationmaterials，butun廿eatedri百dpolyllredlallefoamsoRencausea6re．Introduceddlecomponents，thecombustionme

2、chanjsmofri舀dpolyllretlla唯foamsa11dtheprincipleoft11ename—retardantinri百dp01yurthanefoams；describedtheresearchsituadonanddlelatestprogessof啦eⅡame—retardantand100kedforwardtodledevelopmenttrendofthename—retardantri西dpolyllrethanefoams．Keywords：po忉】rethane；name—retardam；ri垂dfoaIIlS中图分

3、类号：TQ328_3文献标识码：B文章编号：1003—8965(2012)01_0068一04聚氨酯硬泡(RPUF)具有优良的物理力学性能、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⋯，在火灾中常常给人们的生命和财产带来严重的危害。上海“11·15”特大火灾事故由于电工的违章施工引燃了现场存放的大量的聚氨酯泡沫材料，燃烧产生了大量的一氧化碳、氰化氢等剧毒气体和有毒

4、烟雾，给国家和人们的生命财产造成了极大的损害。这说明聚氨酯硬泡是可燃的，并且在某特定的条件下燃烧非常迅速，对人类的生命和财产具有极大的威胁性，因此对聚氨酯硬泡进行阻燃处理具有重大的意义。1聚氨酯硬泡的成分、燃烧机理及阻燃原理1．1聚氨酯硬泡的成分聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是由多元醇和多异氰酸酯反应制得的一类主链上带有重复一NHCOO一基团的聚合物的总称㈦。聚氨酯泡沫材料是以聚醚多元醇、聚酯多元醇和多异氰酸酯或改性异氰酸酯预聚物为原料，加入一定比例的发泡剂、复合催化剂、泡沫稳定剂等，在一定的温度条件下，经混合均匀发泡所制得的泡沫材料。1．2聚氨酯硬泡的燃烧机理

5、聚氨酯“硬泡”呈固体泡沫状，由于含可燃的碳氢链段，未经阻燃处理的聚氨酯材料是易燃物，遇火剧烈燃烧。其持续燃烧可分为3个阶段进行。首先，聚氨酯“硬泡”在火源的作用下逐渐升温，达到一定温度时，热分解、降解产生可燃性气体，其主要成分为：烷烃、烯烃、一氧化碳、一氧化氮、氢气等：然后当可燃气体达到一定浓度时，与周围氧气发生氧化还原反应，即燃烧反应，同时放出大量的热和烟，燃烧产生的能量，通过辐射、对流和传导，再反作用于基材，促其持续降解、分解，如果这种能量的传导能使基材持续分解，保证维持燃烧的可燃气体浓度，则燃烧过程继续进行，直至“硬泡”体燃烧完全131。1．3聚氨酯硬泡

6、的阻燃原理口。聚氨酯硬泡的阻燃主要由以下几个效应引起的：1．3．1覆盖效应在燃烧过程中，阻燃剂作用于高聚物，使高聚物表面形成对热比较稳定的液膜或固化覆盖层基金项目：甘肃省建设科技攻关项目资助68综述．使得外面热量难以传到高聚物中，减少高聚物的分解和阻止已分解的可燃气体向火焰区扩散，有机磷系阻燃剂主要就是因其形成覆盖层而起到阻燃作用。1．3．2稀释效应在燃烧过程中，阻燃剂分解产生不燃性气体，降低燃烧区域的可燃性气体和氧气的浓度，从而抑制燃烧。诸如卤素与磷形成的PX3和PX5以及卤化氢和水气等不燃性气体均能起到该种效应。1．3．3捕捉效应一般认为，高聚物燃烧的火焰

7、反应是一个与自由基H·和HO·密切关联的自由基连锁反应，若能捕捉(消除)掉这些活性自由基．那么火焰反应速度就会降下来。现以溴化物为例，其抑制连锁反应的机理如下：Br·+RH—}R·+HBrOH·+HBr_H20+Br·高聚物中加入含溴阻燃剂，遇火受热发生分解反应，生成溴自由基，溴自由基与高聚物反应生成溴化氢，溴化氢与活泼性很强的自由基HO·反应，一方面使自由基Br·再生，另一方面使HO·自由基质浓度减小，故而抑制连锁反应，使燃烧速度减慢。1．3．4吸热降温效应无机阻燃剂氢氧化铝的阻燃作用相当程度上是归功于吸热效应，因氢氧化铝在受热分解而脱出结合水时，每克要吸热

8、1．97kJ。1．3．5转移效应在阻燃