DMMP和Al(OH)3复配阻燃聚氨酯泡沫材料制备及性能研究
DMMP和Al(OH)3复配阻燃聚氨酯泡沫材料制备及性能研
究
李晶;戴时雨
【摘要】以无卤的有机阻燃剂甲基膦酸二甲酯(DMMP)和无机阻燃剂氢氧化铝[Al(OH)3]为研究对象,研究了2种不同类型阻燃剂单独使用以及复配使用对阻燃性能的影响.结果表明,有机阻燃剂DMMP单独添加时较无机阻燃剂Al(OH)3单独添加时的阻燃性能更显著;有机-无机无卤阻燃剂复合使用时达到了阶梯式协同阻燃的效果,当DMMP和Al(OH)3按照4∶2的比例加入时,聚氨酯泡沫塑料的极限氧指数可达28.5％,有机-无机无卤复配阻燃剂试样的热稳定性明显好于不添加阻燃剂的样品.%This study focuses on flame retardanting effects of dimethyl methylphosphonate (DMMP)and Al(OH)3 as two reprehensive types of organic and inorganic halogen-free flame retardants.The experimental results indicated that the flame-retardant effect of DMMP is more effective than that of Al (OH)3 when being used alone.A combination of the organic and inorganic flame retardants could generate a gradient synergistic effect on flame retardancy when the mass ratio of DMMP and Al(OH)3 was set to 4 ∶2.The resulting flame-retardant polyurethane foam achieved an oxygen index of 28.5 ％,and its thermal stability was much better than that of pristine polyurethane foam.
【期刊名称】《中国塑料》
【年(卷),期】2017(031)010
【总页数】5页(P61-65)
【关键词】聚氨酯;阻燃剂;氢氧化铝;甲基膦酸二甲酯
【作者】李晶;戴时雨
【作者单位】营口职业技术学院环境保护与化学工程系,辽宁营口115000;营口理
工学院化学与材料工程系,辽宁营口115000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ323.8
聚氨酯泡沫塑料具有低密度、低热导率以及高隔音性等特点，被广泛用于工业以及民用等领域，如建筑物、管道、冰箱、冷库的保温隔热材料以及防震、包装、隔音材料等[1-3]。随着全球能源短缺、环境污染以及温室效应的不断加剧，节能保温
越来越受到世界各国的重视，符合当今世界节能减排、低碳环保的可持续发展目标。然而聚氨酯泡沫塑料本身比表面积大且为有机材料，极其易燃，其极限氧指数约为17 %～18 %[4]。极限氧指数是聚合物阻燃性能判定的重要指标之一，易燃材料的极限氧指数小于22 %，可燃材料的极限氧指数在22 %～27 %之间，难燃材料的极限氧指数大于27 %[5-6]。聚氨酯泡沫塑料燃烧后产烟量大，并产生HCN和
CO等有毒气体，安全隐患严重，这大大制约了其应用与发展，因此进一步提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能势在必行[7]。改善聚氨酯泡沫塑料的阻燃性也是当前聚
氨酯材料领域的研究重点之一，其中添加阻燃剂是提高聚氨酯泡沫塑料阻燃性最简便的方法。最为常用的阻燃剂为非反应型卤代化合物，该类阻燃剂的阻燃效果最有效。但其燃烧后会释放出大量有毒有害气体，不但使人窒息，带来“二次危害”，而且损害设备，从而限制了其应用[8]。伴随着环保意识的增强，人们开始重视含
卤阻燃剂的环境安全隐患，欧盟成员国也己对常用的含卤阻燃剂做出了禁用指令。
在这种背景下，阻燃剂的发展在保证足够阻燃性的同时，也将趋于无毒、无卤的新型阻燃剂体系[9-10]。
在实际应用中，使用单一阻燃剂常常有添加量大、阻燃效率低、功能单一等问题，为了达到或超过卤系阻燃剂的阻燃效果，复合的阻燃体系成为人们研究的重要方向之一，这主要是基于阻燃剂复配技术可以综合2种或2种以上阻燃剂的优点，使
其性能互补，达到降低阻燃剂用量，提高材料阻燃性能、加工性能及力学性能等目的[11]。
有机阻燃剂DMMP和Al(OH)3是2种应用最广泛的无卤添加型阻燃剂，其中DMMP的磷含量高达25 %，Al(OH)3的脱水温度与其他无机阻燃剂相比更接近
聚氨酯的分解温度，目前针对这2种无卤阻燃剂复配使用的研究较少。本文首先
针对有机无卤阻燃剂DMMP和无机阻燃剂Al(OH)3单独使用对阻燃性能的影响
进行了研究，重点研究了2种无卤阻燃剂复配使用对阻燃性能的协同影响。
1.1 主要原料
聚醚多元醇，YD4110，羟值435～465 mg KOH/g，河北亚东化工集团有限公司；多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)，PM200，烟台万华股份有限公司；
发泡剂，HFC-141b，深圳市宏远强科技有限公司；
DMMP，97 %，青岛联美化工有限公司；
Al(OH)3，ZA-1，新乡市锦盛新材料有限公司；
匀泡剂，CGY-1，厦门盈烨聚氨酯科技有限公司；
硅烷偶联剂，KH-550，东莞市常平昱信塑化有限公司；
胺复合催化剂，自制。
1.2 主要设备及仪器
热重分析仪(TG)，STA449C，德国耐驰仪器制造有限公司；
极限氧指数测试仪，K-R2406S，苏州凯特尔仪器设备有限公司；
扫描电子显微镜(SEM)，TM3030，日本日立公司；
红外光谱仪(FTIR)，FIRE-8400S，日本岛津公司。
1.3 样品制备
制备聚氨酯泡沫塑料的具体配方如表1所示，将称量好的聚醚多元醇、胺复合催
化剂、DMMP和Al(OH)3阻燃剂等加入反应杯中，电动搅拌器高速搅拌使其混合均匀，制成白料；再与称量好的PAPI混合，机械搅拌均匀，倒入模具，待材料完全固化后，再根据相应测试标准制样。
1.4 性能测试与结构表征
TG分析：按照DIN 51006-1990进行测试，氮气气氛，升温速率为10 ℃/min，温度范围为50～800 ℃；
采用极限氧指数测试仪，按照GB/T 2406.2—2009测试样品的极限氧指数，样品尺寸为：100 mm×10 mm×10 mm；
采用SEM分析样品的表面形貌，由于高分子材料导电性不好，需要预先喷金处理；将试样用研钵研成粉末，采用FTIR对试样粉末进行分析。
2.1 阻燃剂单独使用的阻燃性能研究
由图1可知，随着阻燃剂含量的增加，极限氧指数都呈线性增加的趋势。分析其
原因为：DMMP是一种磷含量较高的阻燃剂(磷含量达25 %)，在燃烧时能与聚合物或周围环境的氧相互作用生成磷酸、偏磷酸和聚偏磷酸等一系列衍生物。在分解过程中产生不挥发性且黏稠的磷酸保护层，隔绝了氧气，同时聚偏磷酸能促进聚合物燃烧分解后炭化，并生成一定量的水；Al(OH)3可以在较低的温度下分解生成
水和A12O3，因而除了水的阻燃作用之外，生成的A12O3沉积在材料表面，隔
绝未燃烧部分与氧气的接触，使得阻燃性能得到提高[12-13]。
2种阻燃剂单独使用时DMMP的阻燃效果更明显。单独加入20 %的DMMP可
将聚氨酯泡沫塑料的极限氧指数提高至27.4 %，然而单独加入20 %的Al(OH)3
仅能将极限氧指数提高至23.7 %；由此可见，单独添加Al(OH)3作为阻燃剂并不能显著提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能，其中当Al(OH)3加入量为20 %时，其阻燃效果仅相当于DMMP加入量为10 %时的效果。
2.2 阻燃剂复配使用的阻燃性能研究
在阻燃剂总添加量为20 %的条件下研究了有机 - 无机2种无卤阻燃剂复配使用对材料极限氧指数的影响，如图2所示。由图2可知，2种阻燃剂复合使用时产生
了良好的协同效果。当DMMP和Al(OH)3按照4∶2加入时，聚氨酯泡沫塑料的极限氧指数可达28.5 %。这主要是因为在较低温度下Al(OH)3便发生分解反应，生成的水蒸气能有效稀释氧气，同时低温度；随着温度的升高，DMMP生成的黏稠的磷酸类衍生物包覆在未燃烧部分表面，隔绝空气，从而进一步阻燃，2种阻燃剂协同，起到了阶梯式协同阻燃的作用。
2.3 SEM和FTIR分析
为了解加入有机 - 无机无卤复配阻燃剂后试样与不加阻燃剂的纯聚氨酯样品的泡
孔结构区别，采用SEM获取了2种材料的表面形貌，如图3所示。由图3可以明显看出，两者均是由较均匀的泡孔和泡孔壁构成，均是典型的聚氨酯泡沫塑料形貌。两者相比，加入有机- 无机无卤复配阻燃剂的泡孔壁比不加阻燃剂样品泡孔壁薄，泡孔更大，这主要是由于DMMP的添加量较多，DMMP本身黏度较低，它的加
入有助于降低体系黏度，致使发泡体系的表面张力下降，有利于体系的发泡过程。由图4可知，2个试样的红外出峰位置基本一致，其中1050～1160 cm-1处为C—O—C脂肪族醚吸收峰；1548 cm-1是酰胺基Ⅱ带特征峰；1590～1625 cm-1为苯环CC骨架伸展振动；1720 cm-1是CO的伸缩吸收峰；2230～2270 cm-1处为异氰酸酯的—NCO特征吸收峰，2970～2850 cm-1是甲基与亚甲基的不
对称伸缩振动、对称伸缩振动吸收峰；3250～3600 cm-1处为—NH和—OH重叠的伸缩振动吸收峰。这些特征峰的出现说明生成的物质为聚氨酯，与文献[11]、
[14]的结果一致。
2.4 TG分析
为进一步了解添加有机 - 无机2种阻燃剂的热稳定性，对上述复配阻燃剂试样[DMMP∶Al(OH)3=4∶2]进行了TG分析，并将不加阻燃剂试样作为对比，结果如图5所示。
由TG曲线看出，2种试样的热失重初始温度均在200 ℃左右，这与聚氨酯泡沫塑料的热分解温度比较接近。而加入有机 - 无机无卤复配阻燃剂试样的热失重初始温度略低于不添加阻燃剂样品，这与和Al(OH)3的遇热分解和DMMP的少量挥发有关。有机 - 无机无卤复配阻燃剂试样在600 ℃的失重率约为60 %，而未加阻燃剂试样在600 ℃时的失重率约为75 %，有机 - 无机无卤复配阻燃剂试样的热稳定性明显好于不添加阻燃剂的样品。
(1)有机阻燃剂DMMP单独添加时较无机阻燃剂Al(OH)3单独添加时的阻燃性能更显著；
(2)DMMP和Al(OH)3复合使用时起到了阶梯式协同阻燃的作用，当DMMP和Al(OH)3按照4∶2的比例加入时，聚氨酯泡沫塑料材料的极限氧指数可达
28.5 %；有机 - 无机无卤复配阻燃剂试样在600 ℃的失重率约为60 %，而未加阻燃剂试样反应在600 ℃时的失重率约为75 %，复配阻燃剂试样的热稳定性明显好于不添加阻燃剂的样品。
【相关文献】
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聚氨酯的燃烧和阻燃
聚氨酯的燃烧和阻燃 聚氨酯材料是由碳—碳键为基本结构组成的有机高分子聚合物，属于可燃物质。用聚氨酯材料生产的各类产品与制品，在人们的社会活动中随处可见。由于它们处在各种各样的环境之中，引发火灾的几率较高。由各种引火源引发聚氨酯材料的燃烧以及伴随燃烧产生的烟雾毒性，已成为消防安全密切关注的重点之一，对有关聚氨酯产品及生产制定了日益严格的阻燃标准和法规。 同时，聚氨酯产品的生产所使用的大量原料多属于有机化合物和聚合物，也同属于可燃物之列，而在生产中使用的许多原料助剂，如有机溶剂及其配置的涂料、脱模剂等，因闪点、着火点较低，都存在不同程度的燃烧隐患；此外，在大型软质聚氨酯块泡的生产中，由于使用高水量配方生产低密度泡沫体产生的热量多而泡沫体的散热性差，因此在贮存过程中，由泡沫体产生自燃而引发的火灾也曾有发生。 由聚氨酯泡沫体等燃烧产生的火灾危害，不仅来源于燃烧本身产生的大量热辐射而引发的火焰的蔓延和扩大，同时还来源于燃烧时产生的烟雾和分解释放出来的诸多有毒气体。许多火灾报告指出：由燃烧烟雾和有毒气体造成人员伤亡的比例远远高于真正燃烧本身造成的伤亡人数。因此，为保证生产过程和使用过程中的防火安全，必须系统地研究该类产品的燃烧机理、检测方法以及阻燃办法，制定产品的生产、使用安全标准和法规。下面，洛阳天江化工新材料有限公司将就聚氨酯泡沫的燃烧机理以及阻燃方法这两方面为大家进行简单介绍。 一、燃烧机理 在聚氨酯产品中，由于聚氨酯泡沫塑料的质量轻、体积大且传热系数低、最易发生燃烧，因此将它作为燃烧行为的研究对象最具有代表性。 一般物质的燃烧行为基本可分为三个阶段：第一个阶段为物质引燃和火焰蔓延的初期阶段；第二个阶段为物质的完全燃烧的发展阶段；第三个阶段则为火焰衰减、燃烧熄灭的最终阶段。洛阳天江化工新材料有限公司在这里告诉大家，物质引燃的难易程度是物质燃烧行为的第一表征，它与物质本身的化学结构、组成、传导能力、热分解温度以及反应所产生的气体和液滴的助燃程度等因素有关。此外，还有一点需要注意的是，不同的物质有不同的闪点和着火点，闪点和着火点越低的物质越容易燃烧。
不同阻燃剂的性能特点
磷系阻燃剂资源丰富，成本低廉，应用广泛，是很有发展前途的阻燃剂品种。甲基膦酸二甲酯(DMMP)有无色、透明、高效、低毒、使用广泛、成本低廉等优点，可用于PU泡沫塑料、UP、EP。磷系阻燃剂因具有阻燃、增塑双重功能而受到重视，它包括磷酸酯、含卤磷酸酯、复合磷酸酯及其衍生物、多磷酸酯和红磷5种类型，含磷胺类、反应型磷系化合物，特别是磷氮类膨胀型阻燃剂和高分子阻燃剂是非常有前途的阻燃剂。 有机硅系阻燃剂是无毒、耐高温、耐腐蚀的高分子化合物，我国已有几套万吨级装置，有发展高分子有机硅系阻燃剂的条件。 锑系阻燃剂以三氧化锑和五氧化二锑为主，一般用作溴系阻燃剂的协效剂。采用微米化、纳米化、微胶囊化后可减少添加量。 铝、镁系阻燃剂是环保型产品，主要品种为氢氧化铝和氢氧化镁，它们除阻燃作用外还可减少有毒气体和烟雾，但缺点是添加量大，但经偶联剂表而处理后可起到阻燃和填充双重功能，并赋予制品电性能、耐热、耐候和力学性能，因而值得发展。特别是，氢氧化镁是目前发展较快的品种。加强表而改性以进一步提高阻燃性是研究重点。 红磷微胶囊化和红磷/膨胀石墨都是值得发展的品种，现已形成生产能力，今后应提高阻燃效率和扩大生产能力。 我国硼资源丰富，应加大硼酸盐阻燃剂的合成与开发，提高其耐水解稳定性，研究复配技术。
卤系阻燃剂是目前全世界产量很大的阻燃剂，其中以溴系阻燃剂为主。工业上生产的氯系阻燃剂品种较少，主要为氯化石蜡、得克隆、海特酸及其酸酐，硬质聚氨酯泡沫中常用的含氯阻燃剂为三(2-氯异丙基)磷酸酯(TCPP)、磷酸三氯乙酯(TCEP)。 卤系阻燃剂虽然阻燃效果好、市场需求量大，但是卤系阻燃剂燃烧时生成大量的对人体和环境有害的烟、腐蚀性气体和有毒气体。随着全世界范围内环保意识的增强，各国陆续出台各种法规逐步限制和禁止含卤阻燃剂的使用，因此，从长期发展的角度看，无卤阻燃是今后阻燃剂发展的方向。 江西美隆木材保护有限公司是一家以新西兰木材保护工艺技术支持为背景，以国内行业精英为人才基础，以严谨、务实、双赢为经营理念的专业从事木材保护（木材阻燃设备、木材防腐设备、防腐、阻燃、防火、炭化、建材蒸压釜）设备机组、各类木材防腐、阻燃剂的生产和销售的公司。
聚氨酯泡沫塑料的阻燃
聚氨酯泡沫塑料的阻燃 聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比表面积大，未经阻燃处理的聚氨酯是可燃物，遇火会燃烧并分解，产生大量有毒烟雾，给灭火带来困难。特别是聚氨酯软泡开孔率较高，可燃成分多，燃烧时由于较高的空气流通性而源源不断地供给氧气，易燃且不易自熄。聚氨酯泡沫塑料的许多应用领域如建筑材料、床垫、家具、保温材料、汽车座垫及内饰材料等，都有阻燃要求。国外对聚氨酯泡沫材料的阻燃相当重视，颁布了许多有关阻燃的法规和阻燃标准。在我国，对用于飞机、轮船、铁路车辆、汽车、其它重要场所及设施的聚氨酯泡沫，先后都提出了阻燃要求，且很多已采用了阻燃级聚氨酯泡沫[1]。 所谓阻燃，实际上指达到某种规范或某种试验方法的一个具体标准，塑料的“阻燃”或“难燃”一般只是对于小火而言，在大火中仍能燃烧。不过阻燃性能好的泡沫塑料遇小火年自熄，不易引起火灾；在火灾中，由于燃烧性能的降低，可降低火灾蔓延及产生刺激性有毒烟雾的危险。 已有大量的文献综述阻燃剂在聚氨酯泡沫塑料中的应用[1～3]，现根据部分文献数据，对聚氨酯泡沫塑料的阻燃技术作一简单的综述。 1997年颁布国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB8624-1997）（以下简称《标准》），于1997年4月1日实施，规定中的氧指数、垂直燃烧法、烟密度3项指标，更为严格的测定硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能，即用着火性、火焰传播性，烟密度3项综合指标衡量材料的阻燃性能。 B1等级材料指标：1）氧指数大于32%；2）平均燃烧时间30s，平均燃烧高度小于250mm；3）烟密度等级SDR＜75。 1 阻燃原理 一般，通过添加阻燃剂提高泡沫塑料的阻燃性，以延缓燃烧、阻烟甚至使着火部位自熄。也可采用含阻燃元素的多元醇(即反应型阻燃剂)为泡沫原料。阻燃剂必须具有以下一种或数种功能：能在着火温度或接近着火温度下吸热分解成不可燃物质；能与泡沫燃烧产物反应生成不易燃物质；可分解出能终止泡沫自由基氧化反应的物质。 在聚氨酯泡沫中，含磷阻燃剂主要在凝聚相发挥作用，磷化物可以消耗泡沫塑料燃烧时分解出的可燃气体，使其转化成不易燃烧的炭化物，泡沫体中磷(P)含量达1.5%左右时即可获得较佳的阻燃效果。 含卤素阻燃剂主要在气相中发挥作用，卤素是泡沫塑料燃烧反应的链终止剂，在塑料燃烧时生成卤化氢而抑制燃烧反应。据有关资料，为使泡沫获得较满意的阻燃性能，泡沫体中溴(Br)质量分数应达12%～14%，或氯(Cl)质量分数达18%～20%。当磷-卤联用时，由于存在一定的协同效应，故0.5%P＋(4%～5%)Br或1%P ＋(8%～12%)Cl即可使聚氨酯泡沫具有自熄性[1]。 典型的磷-氮阻燃体系可由聚磷酸铵和三聚氰胺等组成，在泡沫受热初期，阻燃剂分解产生磷酸等，它与多羟基化合物形成具有阻燃作用的磷酸酯并释放水蒸气；在高温下泡沫中的阻燃剂气化产生不燃性气体，使熔融的泡沫炭化形成疏松的多孔性阻燃层。 氢氧化铝中含有大量的结晶水(质量分数可高达34％)，结晶水在泡沫塑料生产过程中很稳定，但在泡沫塑料燃烧温度时将快速分解，吸收燃烧热，并在火源和泡沫间形成不燃性的屏障，从而起到阻燃作用。同时，它也是一种烟气抑制剂。 2 添加阻燃剂制备阻燃泡沫塑料 人们发现，含磷、氮、卤素、锑、铝、硼等元素的塑料制品具有较好的阻燃性能。一般可通过在制备聚氨酯泡沫塑料时在发泡配方中添加阻燃剂，使聚氨酯泡沫塑料具有一定的阻燃性能。选择阻燃剂，除了要考虑它对制品的阻燃效果(包括长期阻燃效果、遇火时的烟雾性等)，还需考虑加入阻燃剂对发泡工艺的影响，以及对制品物性的影响。 用于聚氨酯的阻燃剂有非反应性添加型阻燃剂及反应型阻燃剂两类。 2.1 添加非反应性阻燃剂 聚氨酯泡沫的阻燃剂以液态阻燃剂为主。液体阻燃剂主要是含磷、氯、溴元素的有机化合物，如三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)、四(2-氯乙基)亚乙基二磷酸酯、甲基膦酸二甲酯(DMMP)、多溴二苯醚，等等。固态阻燃剂如三聚氰胺、三氧化锑、氢氧化铝、硼酸
阻燃聚氨酯软质泡沫塑料研究
阻燃聚氨酯软质泡沫塑料研究 摘要： 阻燃聚氨酯软质泡沫塑料是一种具有良好绝缘性能和抗压能力的材料，广泛应用于建筑、汽车和航空等领域。然而，由于其易燃性，安全性成为 其应用的主要限制因素。因此，本研究旨在通过添加阻燃剂提高聚氨酯软 质泡沫塑料的阻燃性能。实验结果表明，添加阻燃剂可以有效提高聚氨酯 软质泡沫塑料的热稳定性，并显著减少其燃烧速率和烟雾产生。此外，通 过变化阻燃剂的种类和添加量，可以调节聚氨酯软质泡沫塑料的阻燃性能。本研究的发现对于开发更安全、可持续的聚氨酯软质泡沫塑料具有重要意义。 关键词：阻燃剂，聚氨酯，软质泡沫塑料，热稳定性，燃烧 引言： 聚氨酯软质泡沫塑料作为一种重要的建筑和包装材料，具有轻质、隔热、隔音、抗压和吸震等优点，在现代社会得到广泛应用。然而，由于其 易燃性，聚氨酯软质泡沫塑料的应用受到了限制。因此，提高聚氨酯软质 泡沫塑料的阻燃性能成为了当前的研究热点。 阻燃剂是一种可以减少材料燃烧性能的添加剂。通过添加适量的阻燃 剂可以改善聚氨酯软质泡沫塑料的燃烧性能，减少其燃烧速率和烟雾产生。目前，常用的阻燃剂包括卤素化合物、氮磷系化合物和无机化合物等。然而，由于卤素化合物的环境和毒性问题，寻找更安全、可持续的阻燃剂成 为了当前的研究方向。 方法：
本研究采用溶胀法制备了阻燃聚氨酯软质泡沫塑料。首先，将聚氨酯原料溶解在有机溶剂中，然后加入不同种类和添加量的阻燃剂，并进行搅拌。最后，将混合溶液倒入模具中，进行凝固和固化，得到阻燃聚氨酯软质泡沫塑料。 结果与讨论： 实验结果表明，添加阻燃剂可以显著提高聚氨酯软质泡沫塑料的热稳定性。热重分析结果显示，添加阻燃剂后，聚氨酯软质泡沫塑料的失重温度明显增加，热分解速率显著降低。这是因为阻燃剂可以吸收热量，形成惰性气体，从而减缓材料的热分解过程。 火焰测试结果显示，添加阻燃剂后，聚氨酯软质泡沫塑料的燃烧速率明显减小。同时，添加阻燃剂可以减少燃烧时产生的烟雾和有害气体。这是由于阻燃剂可以抑制燃烧反应，减少燃烧产物的生成。 结论： 本研究通过添加阻燃剂改善了聚氨酯软质泡沫塑料的阻燃性能。实验结果表明，添加阻燃剂可以提高材料的热稳定性，减少燃烧速率和烟雾产生。通过调节阻燃剂的种类和添加量，可以进一步改善聚氨酯软质泡沫塑料的阻燃性能。这对于开发更安全、可持续的聚氨酯软质泡沫塑料具有重要意义。
(完整版)聚氨酯泡沫材料及成型方法总结
聚氨酯泡沫材料 一、概况 聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物统称为聚氨基甲酸酯。一般聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯(通常为甲苯二异氰酸酯，简称TDI)与多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互作用而得。由于聚氨酯的结构不同，性能也不一样。利用这种性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。近二十年来，聚氨酯在这几个方面的应用都发展很快，特别是聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料发展更加迅速。 泡沫塑料是聚氨酯合成材料的主要品种之一，它的主要特征是具有多孔性，因而相对密度较小，质轻，隔热隔音，比强度高，减振等优异特性。根据所用原料不同和配方的变化，可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料几种。 图1 聚氨酯泡沫合成主要原料 聚氨酯原料 异氰酸酯 脂肪族 脂环族芳香族多元醇 聚酯多元醇 聚醚多元醇其它多元醇扩链剂 胺类扩链剂 醇类扩链剂催化剂 叔胺类催化剂 金属有机催化其它助剂 阻燃剂抗氧剂 紫外线吸收剂着色剂增塑剂
1.1聚氨酯泡沫形成的化学机理 多元醇与多异氰酸酯生成聚氨酯的反应，是所有聚氨酯泡沫塑料制备中都存在的反应。发泡过程中的“凝胶反应”一般即指氨基甲酸酯的形成反应。因为泡沫原料采用多官能度原料，得到的是交联网络，这使得发泡体系能够迅速凝胶。基团反应如下： —NCO+—OH→—NHCOO— 在有水存在的发泡体系中，例如聚氨酯软泡发泡体系、水发泡聚氨酯硬泡体系，多异氰酸酯与水的反应不仅生成脲的交联（凝胶反应），而且是重要的产气发泡反应。所谓“发泡反应”，一般是指有水参加的反应。 —NCO+H2O+OCN—→—NHCONH—+CO2↑ 上述几个反应产生大量的热，这些热量可促使反应体系温度迅速增加，是发泡反应在短时间内完成。并且，反应热为物理发泡剂（辅助发泡剂）的气化发泡提供了能量 二、软质聚氨酯泡沫塑料 软质聚氨酯泡沫塑料（简称聚氨酯软泡）是指具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡沫塑料，它是用量最大的一种聚氨酯产品。聚氨酯软泡的泡孔结构多为开孔的。一般具有密度低、抗氧化老化、耐油耐溶剂、弹性回复好、吸音、透气、保温性能，主要用作家具垫材、交通工具座椅垫材、各种软性衬垫层压复合材料，工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热保温材料 2.1发泡原理及工艺 2.1.1预聚体法发泡工艺原理 预聚体法发泡工艺通常应用于聚醚型泡沫塑料。而聚酯型泡沫塑料因聚酯本身粘度较大，生成预聚体后粘度更大，在发泡时不易操作，一般都不用此法。 预聚体法发泡工艺既是将聚醚多元醇和而异氰酸酯先制成预聚体，然后在预聚体中加入水、催化剂、表面活性剂和其他添加剂，载高速搅拌下混合进行发泡。固化后在一定温度下熟化即软质泡沫塑料。其流程示意图如下
聚氨酯材料的阻燃技术研究
聚氨酯材料的阻燃技术研究 摘要：作为高分子材料——聚氨酯，其在工业、农业、建筑、军事等领域广泛应用，其材料的阻燃性能受到社会各界的广泛关注。接下来，本文将深入探究聚氨酯材料的阻燃技术，旨在为一线工作提供理论指导。 与其他高分子材料相同，没有经过处理的聚氨酯，能在空气中燃烧，其极限氧指数为18.随聚氨酯材料的广泛应用，其火灾发生事故也较为频繁，聚氨酯材料的阻燃技术与安全性能越来越重要。 1.聚氨酯阻燃类型分析 现阶段，聚氨酯材料广泛应用，全球各大公司积极发展聚氨酯材料，各种新产品纷纷涌现。聚氨酯材料制备，具有良好的耐寒、耐热、隔油等性能，是保温、防震中不可或缺的原材料，在家电业、汽车工业中广泛应用。 1.1.现阶段，高分子材料主要通过以下方式获得阻燃性能 1.1.1.抑制降解与氧化技术 1.1. 2.催化阻燃技术 1.1.3.消烟技术 1.1.4.冷却降温技术 1.1.5.接枝与交联改性 1.1.6.隔热碳化技术 1.2.聚氨酯阻燃方式可分为三种类型 1.2.1.在聚氨酯合成过程中，添加磷、溴、氯等元素，这种叫作添加型阻燃剂。 1.2.2.在有机多元醇或原料异氰酸酯上添加磷、溴、氯等元素，进一步获得本体阻燃泡沫，这种叫作反应型阻燃剂。 1.2.3.在聚氨酯材料中，积极加入耐热高基团，进一步提升材料阻燃性能。 2.聚氨酯阻燃机理探究 与其他塑料阻燃原理相似，聚氨酯材料通过使用阻燃剂，能有效提升自身分
子的耐燃性能，进一步阻止其燃烧或者减缓其燃烧速度。如果使用阻燃剂，在塑料与火接触时，不会快速燃烧，一旦离开火源，就能迅速熄灭。 从整体上说，阻燃剂的作用机理非常复杂。但是，从根本上来说，阻燃剂就是通过某种方式达到阻止或切断燃烧的目的。本文从以下方面探究阻燃剂作用机理： 2.1.阻燃剂产物自身的脱水功效，使有机物进一步炭化，进而生成单质碳，在炭黑皮膜的影响下，很难引起火焰燃烧，起到阻燃效果。 2.2.阻燃剂分解，进一步在树脂表面覆盖一层保护膜，将空气隔离，产生阻燃效果。 2.3.阻燃剂分解成为HO，如果自由基连锁被切断，就会达到熄火目的。通过加入某些化学元素，能改变材料的分解速率。阻燃剂能进一步分解成为各种游离基，游离基会与分解物发生化学作用，降低燃烧能量。 2.4.阻燃剂能够分散或吸收燃烧热，进而减低聚合物自身温度，有效缓解燃烧与分解。 2.5.阻燃剂能够分解出氮气、氨气、二氧化然、氯化氢、水等不可燃气体，将燃烧区域的氧气与可燃性其他浓度冲淡，进而达到阻燃效果，其中，氮气的阻燃效果最好。 2.6.协同作用，大量实践证实，某些材料如果单独使用，其阻燃效果不理想。然是，多种材料协同运用，就会大幅度提升其阻燃效果。在含氮与含磷体系中，也会发生氮磷协同作用，进一步提升阻燃效果。从根本上来说，使用阻燃就就是通过中断热交换方式、凝聚相或气相阻燃方式实现的，上述方式共同组合成为一种复杂的阻燃过程。 3.聚氨酯材料的阻燃技术 3.1.添加型阻燃 添加型阻燃剂是通过直接添加阻燃剂这种物理方式，在聚氨酯基体中分散。一般将阻燃剂分为无机与有机两种，无机添加剂主要包括硼酸盐、磷酸铵、氢氧化铝等，有机添加剂主要包括氯化石蜡、磷酸酯等。无机阻燃剂具有高效、低烟、无毒等特性，对环境影响比较小。这种阻燃剂多为固体阻燃剂。我国现阶段88%的阻燃剂含卤，对于无机阻燃剂的应用比较小。这主要是因为，与固态阻燃剂相比，液体阻燃剂对聚氨酯性能影响比较小。在添加型阻燃剂应用过程中，不可避免的存在一定问题。在高分子基体中，阻燃剂的界面性、相容性等问题。同时，阻燃剂的应用量，也会影响材料性能。阻燃剂的用量以及种类不同，其对于聚氨酯材料密度与阻燃性影响也不相同。现阶段市场上应用最广泛的还是卤化或者含磷添加剂，这种添加剂虽然阻燃效果好、价格低廉，但是，在实际使用过程中，
聚氨酯泡沫塑料的研究与应用
聚氨酯泡沫塑料的研究与应用 摘要：随着科学技术的不断进步，聚氨酯泡沫塑料得到了越来越高的关注度，因其具有优异的新跟那个，被广泛应用与各行各业中。本文主要论述了聚氨酯泡 沫塑料的发展和应用，并介绍了研究人员通过对聚氨酯泡沫塑料的改性，优化和 提高其各方面性能，从而拓宽其应用范围。 关键词：聚氨酯，泡沫塑料，应用，改性 1. 泡沫塑料的概述 泡沫塑料也称多孔塑料，是由传统的热塑性和热固性树脂作为原材料，通过 各种发泡技术制备而成，在传统的固体塑料中填充大量的气体微孔，其结构如同 海绵，属于高分子类材料。因为泡沫塑料具有很优良的性质，如密度低质量小、 吸收噪音效果好、绝热保温性能优异等，所以近年来得到了越来越多的关注。泡 沫塑料的制备成型过程简单，品种多，性能优异，在现代塑料工业中已经成为不 可或缺的产品[1]。 1. 聚氨酯泡沫塑料的概述 聚氨酯（PU），全称为聚氨基甲酸酯，由多异氰酸酯类与多元醇类反应生成 的聚合物，是在20世纪40年代，由德国科学家拜尔所发明[2]。聚氨酯材料材料 有不同的分子结构，如线形结构和体型结构，故其具有不同的性能，其结构和性 能可以通过调整原材料中官能团数目来调整。聚氨酯制品可以分为泡沫类和非泡 沫类两种，聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯制品中最重要的品种，同时也是泡沫塑料的 一个重要分支，被称为“第五大塑料”[3]。聚氨酯泡沫塑料是由黑料和白料反应 制备而成，其中黑料是多异氰酸酯，白料包含多元醇、表面活性剂、催化剂、发 泡剂等。根据不同的配方，改变其中一种原料的量，调整原料官能团数目就可以 制备具有不同结构和性能的聚氨酯泡沫塑料[4]，由于聚氨酯这种独特的特性，聚
聚氨酯泡沫塑料的性能测试
聚氨酯泡沫塑料的性能测试 材料性能的测试和分析是认识、鉴别材料的唯一手段，是了解其基本性能、建立性能与结构关系，为材料配方、加工和使用提供充分和必要条件的“数据库”。 同一材料、同种性能的测试方法，结果表征都可能有多种方式，为了能有效地进行不同体系的配方比较、生产上的品质控制和质量验收，以及在应用中作为性能指标和工程设计的数据，在实际检测中形成了一系列统一的、规范的概念。 一、检测中的数据处理与误差分析 1.数据位数：有效数字，在测试中，由于测量总含有误差，测得的数值总是近似数，因此，表示测量结果数字的位数不宜大多，也不宜太少。太多容易使人误认为精度很高，太少则会损失精度。例：如果测量结晶L的极限误差是某一位上的半个单位，该位到L的左起第一个非零数字一共有几位数，则我们说L有几 位有效数字。 2.数字舍入规则：当实验结果由于计算或其它原因位数较多时，须采用以下的舍入规则进行：舍去部分的数值，大于0.5，则末位加1；反之末位不变；末 位数等于0.5时则奇进偶不进。 3.误差：对一个物理量测量后，测量结果与该物理量真实值大小之间的差异。即误差＝（测量值）-（真实值），这里真实值可以是绝对正确的值，也可以是标称值，更多的则是精确度较高的测量值。 （1）绝对和相对误差：其中，绝对误差指误差的绝对值，绝对误差＝｜ 测量值-真实值｜。 相对误差指误差与真实值的比较，相对误差＝误差/真实值≈误差/测量值（2）误差的种类：从误差的性质来看，误差可以分为四种：偶然误差：单项测量时，误差可大可小，可正可负，但多项测量后，其平均 值趋于零的误差。 系统误差：服从某一确定规律的误差。 综合误差：偶然误差与系统误差的合成。 粗差：明显歪曲测量结果的误差。在测量结果中是不允许存在的。 4.精度：实际上是误差的另一种说法，它反映测量结果与其真实值接近的程 度。精度高的实验其误差小。 精度又分为：（1）精密度：表示实测值彼此之间一致的程度。反映偶然误 差大小的程度。 （2）准确度：表示实测值与其“实际”值或“真实”值的接近程度，反映 系统误差大小的程度。 （3）精确度：反映综合误差大小的程度
无卤无机阻燃剂
1 无卤无机阻燃剂 （1）氢氧化铝。氢氧化铝[Al（OH）3]即三水合氧化铝，其用量占阻燃剂使用总量的40%以上。Al（OH）3本身具有阻燃、消烟、填充三个功能，因其不挥发，无毒，又可与多种物质产生协同阻燃作用，被誉为无公害无机阻燃剂。但是，Al（OH）3有添加量大的缺点，通常需要加入50%以上才能显示很好的阻燃效果。为克服这一缺点，可采用改进造粒技术，向超细化方向发展，使粒度分布变窄；改进包覆技术，以改善其在聚合物中的分散性；用大分子键合方式处理等方法进行。Al（OH）3的阻燃机理是：（a）向聚合物中添加ATH，降低了可燃聚合物的浓度；（b）在250℃左右开始脱水、吸热、抑制聚合物的升温；（c）分解生成的水蒸气稀释了可燃气体和氧气的浓度，可阻止燃烧进行；（d）在可燃物表面生成Al2O3，阻止燃烧。 （2）氢氧化镁。氢氧化镁是目前发展较快的一种添加型阻燃剂，低烟、无毒、能中和燃烧过程中的酸性、腐蚀性气体，故是一种环保型绿色阻燃剂。其阻燃机理与Al（OH）3相似。与Al（OH）3相比，Mg（OH）2的分解温度比Al（OH）3高100-150℃，可用于加工温度高于250℃的工程塑料的阻燃，且还有促进聚合物成炭的作用，但要达到一定的阻燃效果，添加量需要在50%以上，对材料的性能影响很大。为减少聚合物中Mg（OH）2的添加量，一种办法是将Mg（OH）2颗粒细微化，另一种方法是采用包覆技术对Mg（OH）2表面进行改性，以提高其与聚合物的相容性。 （3）红磷。红磷是一种性能优良的阻燃剂，具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果，但易吸潮、氧化、并放出剧毒的气体，粉尘易爆炸，呈深红色，因此使用受到很大的限制。为了解决上述一些缺点，对红磷进行表面处理是研究的主要方向，其中微胶囊化是最有效的方法。目前国际市场上已经有多种型号的微胶囊红磷产品，国内也进行了大量的研究，一般使用氢氧化铝、金属硫酸盐、合成树脂为包囊壁材，但是推向市场的并不多。今后红磷表面处理发展方向为：一是通过对包囊的囊材进行改性，使其同时兼具热稳定、增塑和阻燃等功能，发展多功能的微胶囊红磷阻燃剂；二是研究各种阻燃剂与红磷阻燃剂的有效复配关系，并使之微胶囊化，增加阻燃效果，提高材料力学性能；三是红磷具有抑烟效果，可以寻找合适的消烟剂与之进行复配，火灾中抑烟比防火更为重要，促进发展消烟技术。 （4）可膨胀石墨。可膨胀石墨是近年出现的一种新型无卤阻燃剂，它是由天然石墨经浓硫酸酸化处理，然后经水洗、过滤、干燥后，再在900-1000℃下膨化制得。可膨胀石墨膨胀的初始温度为220℃左右，一般在220℃开始轻微膨胀,230-280℃迅速膨胀，之后体积可达原来的100多倍，甚至280倍。可膨胀石墨在阻燃过程中主要起到以下作用：(a)在高聚物表面形成坚韧的炭层，将可燃物与热源隔开；(b)在膨胀过程中大量吸热，降低了体系的温度；（c）在膨胀过程中释放夹层中的酸根离子，促进脱水碳化，并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应。可膨胀石墨与磷化合物、金属氧化物复合使用，能产生协调作用，加入少量就能达到阻燃目的。 （5）聚磷酸铵。聚磷酸铵(APP)是一种性能良好的无机阻燃剂，是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域，其外观为白色粉末，分解温度>256℃，聚合度在10-20之间为水溶性的，聚合度大于20的难溶于水。APP比有机阻燃剂价廉，毒性低，热稳定性好，可单独或与其它阻燃剂复合用于塑料的阻燃。高温下，APP迅速分解成氨气和聚磷酸，氨气可以稀释气相中的氧气浓度，从而起阻止燃烧的作用。聚磷酸是强脱水剂，可使聚合物脱水炭化形成炭层，隔绝聚合物与
聚氨酯泡沫材料的物理化学性质研究
聚氨酯泡沫材料的物理化学性质研究 一、简介 聚氨酯泡沫材料概述 聚氨酯泡沫材料，又称“PU泡沫材料”，是一种常见的塑料材料，具有较优异的绝热和吸音性能，常用于建筑、交通工具、电子电 器等领域。其泡沫结构能够隔绝外界声音和温度，减少能量的流失，具有良好的环保性能，因此备受人们青睐。 二、物理化学性质 聚氨酯泡沫材料主要物理化学性质 1. 密度：聚氨酯泡沫材料具有低密度的特点，可根据需要控制 泡沫的密度，从而达到不同需求的性能。 2. 导热性：聚氨酯泡沫材料的导热系数较低，具有良好的绝热 性能，能减少能量的流失。 3. 吸音性：聚氨酯泡沫材料具有良好的吸音声学特性，可吸收 声音波能并减少声学干扰。 4. 稳定性：聚氨酯泡沫材料具有较好的稳定性，能够长时间保 持其性能。
5. 机械性能：聚氨酯泡沫材料具有较好的机械性能，可根据需要进行强度调整，尤其适合作为轻质材料。 三、应用领域 聚氨酯泡沫材料的主要应用领域 1. 建筑领域：聚氨酯泡沫材料被广泛应用于建筑领域，主要用于建筑保温、隔音等方面，减少能量和声音的流失，提高建筑的舒适度。 2. 交通运输领域：聚氨酯泡沫材料可用于汽车、火车、船舶等交通工具的制造、保温和隔音材料。 3. 冷链物流领域：聚氨酯泡沫材料作为保温材料，可应用于冷链物流领域，维护冻品、冷鲜食品等货物的质量。 4. 电子电器领域：聚氨酯泡沫材料可用于电子电器领域中的隔热、吸音和补强材料。 四、研究进展 聚氨酯泡沫材料的研究进展 1. 研究结构和性能：近年来，有研究者通过多种方法研究了聚氨酯泡沫材料的结构和性能，其中包括原位聚合、反应挤出和发泡技术等。
有机磷系阻燃剂
有机磷系阻燃剂阻燃机理 有机磷系阻燃剂既可以气相阻燃，也可以凝聚相阻燃。阻燃机理可因磷阻燃剂结构、聚合物类型及燃烧条件而异。 凝聚相阻燃机理 凝聚相阻燃表现为其具有成焦炭作用和涂层作用。阻燃剂在高温环境下受热分解生成磷酸或者酸酐，具有很强的脱水剂，促使含氧聚合物脱水并发生交联和炭化，形成连续的结构紧密、不易燃烧的焦炭层，从而减少可燃性气体的逸出。焦炭层不但能够隔绝内部聚合物与氧气的接触，而且还可以使聚合物与外界热传递隔绝而减缓热分解反应。当受强热时，磷酸可以进一步脱水聚合形成聚磷酸，聚磷酸为玻璃状熔体，当其覆盖在聚合物的表面时可以对聚合物形成包覆作用从而有效阻止氧气的接触及挥发性裂解产物的释放。 气相阻燃机理 有机磷系阻燃剂热解所形成的气态产物中含有PO·，它可以抑制H·及OH·，故有机磷阻燃剂可在气相抑制燃烧链式反应： 有机磷系阻燃剂的分类 按使用方法分类可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。 添加型阻燃剂是在聚合物加工过程中，加入具有阻燃作用的液体或固体的阻燃剂。 反应型阻燃剂是在聚合物制备过程中作为单元体之一，通过化学反应使它们成为聚合物分子链的一部分。它对聚合物使用性能影响小，阻燃持久
添加型阻燃剂 (1)磷酸酯 磷酸酯是由醇或酚与三氯氧磷反应而得，或有醇或酚与三氯化磷反应，氯气氧化、水解制的。 磷酸酯中主要包括（磷酸三甲苯酯(TCP)，磷酸甲苯二苯酯(CDP)，磷酸三甲苯酯(TPP)等，脂肪族磷酸酯中较为重要的有磷酸三辛酯(TOP)。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能，可称为阻燃型增塑剂，通常将其划归为增塑剂。增塑功能可使塑料成型时流动加工性变好，可抑制燃烧后的残余物。不仅克服了含卤阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒气体及腐蚀性气体的缺陷，同时改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理性能的缺点，做到了高阻燃性、低烟、低毒害、无腐蚀性气体产生。无卤磷酸酯类的阻燃效率高，对光稳定剂作用影响小，低毒、腐蚀性小，阻碍复燃，但大多数是液体，挥发性大，耐热性差。因此是目前用量最大的无卤磷酸酯。 (2)含卤磷酸酯 磷酸酯 添加型阻燃剂 含卤磷酸酯 膦酸酯、 亚膦酸酯 有机磷系 有机磷酸盐 阻燃剂 含磷多元醇 反应型阻燃剂 氧化膦 鏻盐
聚氨酯发泡材料的制备及性能调控研究
聚氨酯发泡材料的制备及性能调控研究 近年来，聚氨酯发泡材料因其优良的综合性能广泛应用于各行各业，尤其在建筑、交通、汽车、家具等领域中，得到了越来越广泛的应用。本文旨在对聚氨酯发泡材料的制备方法及性能调控进行深入研究，以期更好地应用于实际生产中。 一、聚氨酯发泡材料的制备方法 聚氨酯发泡材料的制备方法可以分为两类，一类是物理发泡方法，另一类是化 学发泡方法。物理发泡方法是通过机械或物理作用使发泡剂增加体积形成孔隙结构，化学发泡方法是通过在聚氨酯材料中加入化学发泡剂来使材料发生化学反应，从而形成发泡结构。 1. 物理发泡方法 物理发泡方法主要是在材料中加入发泡剂，通过机械或物理作用使发泡剂增加 体积形成孔隙结构。目前常用的物理发泡方法有高压物理发泡法和低压物理发泡法。 高压物理发泡法是将发泡剂加入聚氨酯材料中，将其置于高压容器中，通过加 热使发泡剂膨胀，压力下降，从而形成孔隙结构。低压物理发泡法则是将发泡剂加入聚氨酯材料中，通过外部力或机械作用使发泡剂膨胀形成孔隙结构。 2. 化学发泡方法 化学发泡方法是通过在聚氨酯材料中加入化学发泡剂，使材料发生化学反应， 从而形成发泡结构。主要化学发泡方法有氧气发泡法、水分解发泡法、铬酸盐发泡法。 水分解发泡法是在聚氨酯材料中加入水分解剂，使水分解剂分解生成水和CO2，形成泡沫结构。氧气发泡法是在聚氨酯材料中加入氧化剂，使其与聚氨酯发生反应，产生CO2，形成泡沫结构。铬酸盐发泡法则是在聚氨酯材料中加入铬酸盐，使其 与碱反应，产生二氧化碳，形成泡沫结构。
二、聚氨酯发泡材料的性能调控 聚氨酯发泡材料的性能与其泡沫结构以及基体材料的性质有关。对聚氨酯发泡 材料的性能调控可以通过改变发泡条件、选择发泡剂以及改变基体材料来实现。 1. 改变发泡条件 改变发泡条件可以调控聚氨酯发泡材料的密度、孔隙度等结构性能。调整发泡 温度、时间、压力、发泡剂含量等因素，可以控制泡沫的尺寸、形状和孔隙度。 2. 选择发泡剂 不同的发泡剂对聚氨酯发泡材料的性能有不同的影响。选择适合的发泡剂可以 改善聚氨酯发泡材料的性能。如选择水分解剂作为发泡剂，可以增加聚氨酯材料的柔韧性和弹性；选择氧气发泡剂可以有效提高聚氨酯材料的刚性和硬度。 3. 改变基体材料 聚氨酯发泡材料的基体材料对其性能的影响很大。改变基体材料可以调控聚氨 酯发泡材料的力学性质、耐久性和稳定性等方面。如使用热塑性聚氨酯（TPU）作为基体材料，可以大大提高聚氨酯发泡材料的耐磨性和耐寒性。 三、聚氨酯发泡材料的应用 聚氨酯发泡材料由于其优良的综合性能被广泛应用于建筑、交通、汽车、家具 等领域。在建筑领域中，聚氨酯泡沫材料被广泛应用于隔热、保温、防水等方面。在汽车、交通领域中，聚氨酯泡沫材料被广泛应用于车身、安全气囊、座椅垫等方面。在家具领域中，聚氨酯泡沫材料被广泛应用于沙发、床垫、椅子等方面。 总之，聚氨酯发泡材料具有广泛的应用前景，它的制备方法和性能调控是关键。通过优化发泡条件、选择适合的发泡剂以及改变基体材料，可以调控聚氨酯发泡材料的性能，使其更好地适应各领域的需求。
聚氨酯泡沫材料的合成
聚氨酯泡沫材料的合成 摘要：概述了聚氨酯泡沫的合成，论述了合成所用发泡剂、多元醇、异氰酸酯体系，并提出了今后聚氨酯泡沫研究开发的方向。 关键词：聚氨酯泡沫；合成；发泡 1引言 聚氨酯是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物[1]。聚氨酯材料性能优异，用途广泛，制品种类多，聚氨酯泡沫是聚氨酯的主要品种，约占其总量的70%，已成为近10年来发展速度最快的合成材料之一，年增长率保持在7%左右[2]。20世纪中叶，德国首先成功研制出聚氨酯泡沫；1954年美国Wyandotte公司提出以廉价的石油化工产品环氧丙烷等取代传统多元醇的新方法，大大降低了聚醚和聚酯的生产成本；聚氨酯泡沫专用催化剂和各种加工装备的研制并投入应用，使聚氨酯泡沫获得了飞速发展[3]。目前从全球范围看，块状软质聚氨酯泡沫主要用于家具、垫材、复合面料、服装鞋帽与箱包衬里材料；模塑软质聚氨酯泡沫主要用于制作汽车坐垫、靠背、头枕、摩托车坐垫、家具、运动器材等。硬质聚氨酯泡沫主要用于建筑业、制冷设备如冰箱、冰柜、冷藏运输车、管道、大型贮罐等；在家具行业、装饰行业、家用电器等领域的应用也得到了较快的发展。 聚氨酯泡沫是一种重要的合成材料，具有多孔性、相对密度小、比强度高等特点，根据所用原料的不同和配方的变化可制成普通软泡、高回弹泡沫及硬泡等[4]。传统的聚醚多元醇一般是以氯氟烃化合物(CFCs)为发泡剂进行发泡的，CFCs类发泡剂因其对大气臭氧层具有破坏作用，现逐渐被禁止使用。聚氨酯泡沫工业要求转用符合环保规定的“清洁”发泡剂，尽量降低成本，最大程度地提高诸如机械性能、阻燃特性以及隔热性等指标[5]；同时环境友好的聚氨酯泡沫、聚氨酯泡沫废弃物的循环利用等也是研究的热点。 2聚氨酯泡沫的合成 软质聚氨酯泡沫的化学合成原理与硬质聚氨酯泡沫的合成原理基本上一致。聚氨酯泡沫都是由多元醇和二异氰酸酯或多异氰酸酯在催化剂和其它助剂的作用下形成的。异氰酸酯是制备聚氨酯泡沫的基础原料[6]。早期生产聚氨酯泡沫主要使用TDI，
聚氨酯发泡材料的阻燃改性与保温性能研究进展
聚氨酯发泡材料的阻燃改性与保温性能 研究进展 Summary：聚氨酯泡沫材料具有良好的保温性能，同时还具有耐磨、抗低温以及绝缘等特点，因此获得了非常广泛的发展，但是由于其阻燃效果较差，制约了其进一步发展，因此研究人员对聚氨酯发泡材料阻燃改性进行了大量的研究，基于此本文对聚氨酯发泡材料的阻燃改性与保温性能研究进展进行了探讨。Keys：聚氨酯；发泡塑料；阻燃改性；保温性能 1 聚氨酯材料的新能 聚氨酯材料时一种应用个非常广泛的合成材料，其是通过多元异氰酸酯和多元羟基化合物逐步反应加成而成的，在实际生产过程中，通过改变官能团的数量和类型等方式，可以获得不同形式和性能的聚氨酯材料。聚氨酯材料性能非常出色，其具有耐磨、抗低温、绝缘以及不易溶解等特点，同时其还具有发泡性以及高弹性等。聚氨酯硬质泡沫体是一种应用广泛的材料，其不仅质量
轻，而且导热率低，具有良好的保稳性能和防水性能，这种材料的导热系数为0.018～0.023 W/( m·K)，在众多保温材料中其导热系数是最低的，此外器在吸水性、耐冷热性能等方面都非常出色，具有较长的使用寿命，因此聚氨酯泡沫常被应用于保温墙体的使用中，但是聚氨酯泡沫作为保温墙体材料时有一个致命的缺陷，就是其非常容易燃烧，导致其防火性能比较差，这极大的限制了其实际应用。相关报道表明，央视文化中心、北京大学体育馆等地发生的火灾事故，起因都是聚氨酯泡沫材料被引燃导致的，造成了比较大的经济损失和人员伤亡，因此通过对聚氨酯材料进行改性，提高其阻燃性能获得了人们广泛的关注。 为了提高聚氨酯塑料的阻燃能力，通常采用引入阻燃组分的方式来对其进行改性，引入组分组分的方式主要有两类，分别是结构型阻燃技术和添加型阻燃技术，其中前者是通过添加异氰尿酸酯和碳化二亚胺等结构型阻燃剂来提高聚氨酯材料的阻燃性能，后者则是加入添加型阻燃剂，这种阻燃剂通过分散到聚氨酯泡沫中来阻止其进行燃烧。 2 聚氨酯泡沫材料所用阻燃剂的主要类别 为了提升聚氨酯泡沫材料的阻燃性能，会通过加入阻燃剂对其进行改性，当前常用的阻燃剂类型有磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硼系阻燃剂、膨胀型阻燃剂以及填充型阻燃剂等几种，下面对这些方面的研究进展进行探讨： 2.1 磷系阻燃剂 磷系阻燃剂主要有两类，分别是无机型和有机型，其中前者主要包括红磷以及磷酸盐等，后者则包括磷酸酯以及有机盐等物质。当前，研究人员在磷系阻燃剂方面进行了很多的研究，张立强等在聚氨酯发泡材料制作过程中加入了
疏水改性聚氨酯泡沫的制备及其在油水分离中的应用研究
疏水改性聚氨酯泡沫的制备及其在油水分离中的应用研 究 疏水改性聚氨酯泡沫的制备及其在油水分离中的应用研究摘要：油水分离技术在环保领域具有重要的应用价值。本文通过疏水改性聚氨酯泡沫的制备及其在油水分离中的应用研究，探讨了该泡沫在油水分离中的性能和应用前景。 1. 引言 石油工业的快速发展导致了大量的废水和油水污染问题。油水分离技术是解决这一问题的关键。传统的油水分离方法存在效率低、成本高等问题。因此，需要寻找新型的高效、经济的油水分离材料。 2. 材料与方法 2.1 聚氨酯分子的合成 在实验室条件下，选择合适的原料和合成步骤，通过聚合反应合成得到聚氨酯。 2.2 疏水改性 通过表面处理方法，将制备得到的聚氨酯泡沫进行疏水改性，改善其疏油性能。 3. 结果与讨论 3.1 泡沫的物理性质 通过对制备得到的疏水改性聚氨酯泡沫进行物性测试，获得其密度、孔隙率等物理性质数据。结果表明，泡沫具有较低的密度和较高的孔隙率，有利于吸附油水分离。 3.2 疏水性能 通过接触角测试，研究了疏水改性聚氨酯泡沫的疏水性能。结果表明，疏水改性后的泡沫表面有明显的疏水效果，具有较高
的接触角，对水具有很好的疏水性能。 3.3 油水分离性能 将疏水改性聚氨酯泡沫应用于油水分离实验中，测试其分离效果。结果表明，疏水改性泡沫具有较好的油水分离效果，可高效去除水中的油污染物。 4. 应用前景 疏水改性聚氨酯泡沫具有广阔的应用前景。在油水分离领域，其高效的分离性能使其成为一种理想的分离材料。此外，该泡沫材料还可以应用于废水处理、环境保护等领域。 5. 结论 通过疏水改性的聚氨酯泡沫的制备及其在油水分离中的应用研究，证明了该泡沫材料具有良好的疏水性能和高效的油水分离能力。疏水改性聚氨酯泡沫的应用前景广阔，有望成为一种有效的环保材料 通过对聚氨酯泡沫进行疏水改性，可以显著提高其疏油性能。研究结果表明，疏水改性后的泡沫具有较低的密度和较高的孔隙率，有利于吸附油水分离。此外，疏水改性后的泡沫表面具有较高的接触角，对水具有很好的疏水性能。将疏水改性泡沫应用于油水分离实验中，发现其具有较好的分离效果，能高效去除水中的油污染物。因此，疏水改性聚氨酯泡沫具有广阔的应用前景，在油水分离、废水处理、环境保护等领域具有很大的潜力。综上所述，疏水改性聚氨酯泡沫是一种具有良好疏水性能和高效油水分离能力的环保材料，有望成为一种有效的环保材料
聚氨酯泡沫材料的研究与应用
聚氨酯泡沫材料的研究与应用聚氨酯泡沫材料是一种热固性泡沫塑料，具有优异的绝热、防水、防火等性能，在建筑、交通、家电等领域广泛应用。本文将从聚氨酯泡沫材料的制备、性能及应用等方面进行介绍。 一、聚氨酯泡沫材料的制备 聚氨酯泡沫材料是通过聚合物化合物经过反应、发泡、固化等工艺生产而成。其主要原料为异氰酸酯、多元醇、膨胀剂、催化剂等。其中异氰酸酯与多元醇反应生成聚醚多元醇，再加入膨胀剂、催化剂等物质混合搅拌形成发泡体系。在高温下，由于膨胀剂的水解和气化作用，泡沫体系膨胀，形成泡沫塑料。在固化剂的作用下，形成具有一定硬度的泡沫体系，最终制备成为聚氨酯泡沫材料。 二、聚氨酯泡沫材料的性能 1. 绝缘性能：聚氨酯泡沫材料具有优异的绝缘性能，能够有效阻止热量和电流的传递。其热传导系数在每W/(m·K)以下，可降
低建筑物的能耗。同时，聚氨酯泡沫材料的绝缘性能也使其在家电、交通等领域得到广泛应用。 2. 防水性能：聚氨酯泡沫材料具有较好的防水性能，不易吸水，不会因潮湿或水分而导致产品变形或损坏。特别是在建筑领域， 聚氨酯泡沫材料常用于屋顶、墙体等的保温和防水。 3. 防火性能：聚氨酯泡沫材料具有优异的防火性能，其火灾等 级达到B1级以上，是许多建筑领域所使用的建筑材料之一。 4. 其他性能：聚氨酯泡沫材料还具有良好的抗压强度、抗冲击性、吸音性能等优点，可以广泛用于建筑、交通、食品包装等多 个领域。 三、聚氨酯泡沫材料的应用 1. 建筑领域：聚氨酯泡沫材料具有优异的隔热、防水、防火等 性能，在建筑领域得到广泛应用。其常常被用于建筑外保温、屋 顶保温、墙体保温、地面保温等。
聚氨酯泡沫制备的工艺和应用
聚氨酯泡沫制备的工艺和应用聚氨酯泡沫是一种重要的高分子材料，常用于绝缘、填充、粘合、隔热等领域。其制备工艺和应用也成为了近几十年来科研工 作者关注的重点。本文将着重介绍聚氨酯泡沫的制备工艺和应用。 一、聚氨酯泡沫的制备工艺 聚氨酯泡沫的制备工艺可以分为两个主要步骤：原料的配制和 聚合反应。原料的配制一般包括三个部分：聚醇、聚异氰酸酯和 气体发生剂。聚醇一般以聚醚、聚酯、聚醇酸等为主，聚异氰酸 酯则以TDI（2，4，6-三甲基-1，5-二异氰酸酯）和MDI（4,4-二 苯甲烷二异氰酸酯）为主。气体发生剂则常用水和氟利昂等。这 些原料经混合后通过喷淋等方式进行反应即可得到聚氨酯泡沫。 聚合反应是聚氨酯泡沫制备的关键步骤，其分为开放式和闭合 式两种方式。开放式反应一般是在环境条件下进行，聚氨酯泡沫 在此过程中能够自由发展，不受限制。闭合式反应一般是在密闭 的容器内进行，其反应过程中产生的气体随即发生膨胀，泡沫发 展受限制。尽管聚合反应方式不同，但是聚氨酯泡沫的质量和性 能却受到原料的配制、混合过程、聚合过程、发生剂的含量等多
种因素的制约。因此，在聚氨酯泡沫制备过程中，需要对原料及 其过程进行精细化控制，以提高聚氨酯泡沫的性能和质量。 二、聚氨酯泡沫的应用 由于聚氨酯泡沫本身具有优异的物化性能，因此被广泛应用于 农业、建筑、电力、家电等多个领域。其中，以下是其主要的应用： （1）绝缘领域：由于聚氨酯泡沫具有的优异的隔热、绝缘、 保温性能，因此广泛应用于低温工程、石油化工、冶金、建筑、 家电等领域，以提高设备性能和降低能耗。 （2）建筑领域：聚氨酯泡沫给建筑带来了很大的改变，它能 够有效地提高房屋的节能性能。聚氨酯泡沫被用于制造建筑板材、保温材料、焊接构造物、夹层板等。此外，聚氨酯泡沫还可以用 于隔音和吸音，并且具有耐用性和良好的抗震性。
聚氨酯泡沫材料
“聚氨酯泡沫材料”资料合集 目录 一、聚氨酯泡沫材料的研究进展 二、聚氨酯泡沫材料的研究进展 三、综合性高分子化学实验设计：硬质聚氨酯泡沫材料制备与性 能表征 四、麦秆液化制备可降解聚氨酯泡沫材料方法及机理研究 五、聚氨酯泡沫材料高温蠕变及应力松弛特性的实验研究 六、水在硬质聚氨酯泡沫材料中的扩散机理及防水构效研究 聚氨酯泡沫材料的研究进展 聚氨酯泡沫材料，也被称为PU泡沫，是一种由聚合物分子和异氰酸 酯分子相互反应形成的泡沫状材料。由于其独特的物理和化学性质，如高弹性、良好的隔热性能、优良的隔音性能等，聚氨酯泡沫在许多领域都有着广泛的应用。近年来，随着科技的不断进步，对聚氨酯泡沫材料的研究也在不断深入，进一步挖掘和利用其潜在的性能。 从化学角度来说，对聚氨酯泡沫的研究主要集中在改进其合成方法上。传统的聚氨酯泡沫制备方法通常需要使用大量的有机溶剂，这不仅对
环境造成了污染，也增加了生产成本。因此，研究新的合成方法，如水基合成和无溶剂合成，是当前的一个重要方向。这些新的合成方法可以大大减少有机溶剂的使用，降低环境污染，同时也能够降低生产成本。 对聚氨酯泡沫的物理性质的研究也在不断深入。例如，通过改变聚氨酯泡沫的密度和孔径分布，可以调整其隔热性能和隔音性能。聚氨酯泡沫的力学性能也是一个重要的研究方向。通过引入纳米填料或者改变聚氨酯的交联密度，可以提高其力学性能，使其在承受较大压力的情况下仍能保持良好的完整性。 环保和可持续性也是聚氨酯泡沫研究的热点领域。随着全球环保意识的提高，对聚氨酯泡沫的降解性能和回收再利用的研究越来越受到重视。目前已经有研究成功开发出可生物降解的聚氨酯泡沫，这种材料在特定条件下可以自然降解，不会对环境造成长期污染。对聚氨酯泡沫的回收和再利用技术也在不断发展和完善，这不仅可以减少废弃物的产生，也可以降低生产成本。 在未来，随着科技的不断发展，相信对聚氨酯泡沫材料的研究将进一步深入。我们期待更多的创新和突破能在这个领域出现，推动聚氨酯泡沫材料在更多领域的应用，为人类创造更多的价值。也希望研究者