无卤型阻燃全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能研究.pdf

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1、材料2013年第1O期(44)卷文章编号：1001—9731(2013)10—1404—05无卤型阻燃全水发泡硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能研究毋登辉，赵培华。，王晓峰。，刘亚青，李天凯，廖登雄(1．中北大学山西省高分子复合材料工程技术研究中心，山西太原030051；2．中北大学材料科学与工程学院，山西太原030051)摘要：采用实验所得的最佳全水发泡工艺，制备了分子中具有环状结构的含磷化合物是近年来有机ODP值为零的硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)，其压缩磷化学研究的重要对象，其中含季戊四醇结构的螺环强度满足GB10800—89

2、{建筑物隔热用硬质聚氨酯泡沫含磷化合物因优异的阻燃性能和成炭性能受到阻燃界材料》的要求。在此工艺下，以季戊四醇螺环磷酸(SP—的关注，广泛应用于ABS等高分子材料的阻燃，并取DPA)为阻燃剂制备了无卤阻燃RPUF，讨论了SPD—得了良好的阻燃效果l7]。但是螺环含磷化合物作为PA含量对RPUF性能的影响。SEM和耐水溶性测阻燃剂用于RPUF的阻燃研究目前还未见文献报道。试表明SPDPA与RPUF基体有良好的相容性。当基于此，本文在研究全水发泡制备RPUF工艺的SPDPA的添加质量份数为3O份时，RPUF的氧指数基础上，以季戊四醇

3、螺环磷酸(SPDPA)为阻燃剂(见达到26．0，能达到UL一94V一0阻燃级别。TGA测试图1)，制备了阻燃RPUF。SPDPA具有季戊四醇螺表明阻燃RPUF有良好的成炭能力，SEM证明了燃烧环含磷结构，同时分子中含有活性羟基，可与一NCo后的RPUF表面能形成非常致密的炭层。SPDPA的发生反应而形成共价键，有望获得阻燃性能优良、SP—加入对RPUF的力学性能影响较小，当SPDPA添加DPA与RPUF基体相容性好的阻燃RPUF。质量份数为30份时，其压缩强度仍能满足GB10800—89的要求。H关键词：全水发泡；聚氨酯硬质泡沫

4、；无卤阻燃剂；季戊四醇螺环磷酸图1阻燃剂SPDPA的结构式中图分类号：TQ311文献标识码：AFig1ThestructureofflameretardantSPDPADOI：10．3969／j．issn．1001—9731．2013．10．0082实验1引言2．1试剂与仪器聚氨酯硬质泡沫塑料是一种性能优越的高分子合聚醚N330(羟值56mgKOH／g)、聚醚4110(平均成材料，它既可作为保温材料，又可作为结构承重材官能度为4．1，羟值420mgKOH／g，平均分子量为料，广泛用于建筑、交通运输、航空等领域口]。全水发550g

5、／mo1)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)(一NCO含泡技术是RPUF发泡过程中ODP值为零的工艺技术量28～3O，25℃粘度为0．220Pa·s)，河北天盛化之一，它利用水和异氰酸酯反应生成的CO作发泡工有限公司；羟基硅油，山西化工研究院；三乙胺、二月剂，以替代传统的氟氯烃类发泡剂，且全水发泡泡沫制桂酸二丁基锡(DBUDA)为市售分析纯试剂；SPDPA备工艺简便，对设备要求低。目前，全水发泡法制备参照文献[9]合成。RPUF是聚氨酯领域研究的热点，具有广阔的市场前2．2设备与仪器景。发泡模具200mm×120mm×60mm，自

6、制；万能在我国，建筑节能呼声日益高涨，使得聚氨酯硬质试验机，CMT4204，深圳新三思材料检测有限公司；扫泡沫塑料的应用急剧加快。但由于聚氨酯泡沫属于易描电镜，JSM一6700F，日本电子公司；氧指数测定仪，燃物，且燃烧速度非常快，严重制约了RPUF的应HC一2型，南京江宁仪器厂；水平垂直燃烧仪，CZF一5用。目前，RPUF的阻燃仍以卤素类阻燃剂为主，型，南京江宁仪器厂；热重分析仪，TG209F3，德国耐驰但是卤素阻燃剂燃烧时会生成较多的有毒气体]，因公司。此，RPUF的无卤化阻燃已成为目前聚氨酯阻燃领域2．3阻燃RPUF(RP

7、UF—SPDPA)的制备的研究热点之一。将聚醚411O和N330、三乙胺、DBUDA、硅油、蒸*暴纂-世09纪-2优0秀人才支挣计日(N期C西省叭∞。03作者简介：毋登辉(1980-)，男，互交城人，在读博士，师承刘亚霄教授搜，从争阻燃局分：拿于稠科计究。。mi互交堡竖笠!堕型堕燮全垄塑堡亟鐾氢堕塑望鱼垦堡窒馏水和SPDPA按一定配比搅拌均匀，制成A组分；而减小，这是由于过量添加短分子链的聚醚4110可使MDI为B组分。将上述两组分的温度调节到25℃后RPUF脆性增强，导致了压缩强度的降低。从表2可混合，搅拌均匀后注入模具内自由

8、发泡成型，固化后置知，聚醚4110和N330的质量份数各为5O份时，所得于常温下熟化7d，得RPUF—SPDPA。配方见表1。的RPUF性能最好。表1RPUF—SPDPA的基本配方表2多元醇用量对RPUF性能的影响Table1TheformulaofRPUF—S