优选聚氨酯阻燃剂介绍
聚氨酯胶反应型阻燃剂
聚氨酯胶反应型阻燃剂一、引言随着社会经济的快速发展，工业和建筑领域对耐火材料的需求日益增长，而防火性能优异的聚氨酯胶反应型阻燃剂因其优异的阻燃性能和应用方便性而受到广泛关注。
本文将从聚氨酯胶的性能、聚氨酯胶的阻燃机理、聚氨酯胶反应型阻燃剂的研究现状和发展趋势等几个方面进行综述，以期为相关行业提供借鉴和参考。
二、聚氨酯胶的性能聚氨酯（PU）胶是一种以异氰酸酯和多元醇为原料，经过聚合反应得到的聚合物。
聚氨酯胶具有许多独特的性能，包括优异的耐水性能、耐化学品性能、机械性能和耐氧性能。
此外，由于其可塑性好，使其可以根据不同需求进行加工和成型，广泛应用于建筑、交通运输、电子产品和家居产品等领域。
三、聚氨酯胶的阻燃机理聚氨酯胶在一定条件下易燃，一旦着火会迅速燃烧，引起严重的火灾。
因此，研制一种防火性能良好的聚氨酯胶反应型阻燃剂成为目前的研究热点。
聚氨酯胶的着火原因主要是其表面或内部受到外部热源的影响，导致其燃烧。
聚氨酯胶的阻燃机理主要包括气相阻燃和凝聚相阻燃两种方式。
气相阻燃是指通过添加的阻燃剂在燃烧时与燃烧产物发生化学反应，从而促进燃烧过程的中断。
而凝聚相阻燃是指阻燃剂在聚氨酯胶燃烧时生成的稳定氧化还原反应产物，形成燃烧层，延缓燃烧速度。
四、聚氨酯胶反应型阻燃剂的研究现状近年来，随着人们对聚氨酯胶反应型阻燃剂需求的增加，相关研究取得了一系列突破性成果。
目前，常用的聚氨酯胶反应型阻燃剂主要包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂和氢氧化铝等。
磷系阻燃剂主要是指通过加入含磷化合物，阻燃效果显著。
氮系阻燃剂在聚氨酯胶中通过生成惰性气体和炭层来抑制燃烧。
硅系阻燃剂主要是通过抑制燃烧产物的传热和反应，从而起到阻燃作用。
氢氧化铝的阻燃作用主要是通过其吸热和隔热的物理作用来抑制燃烧。
五、聚氨酯胶反应型阻燃剂的发展趋势随着科学技术的不断进步，人们对聚氨酯胶反应型阻燃剂的研究也在不断深入。
未来，聚氨酯胶反应型阻燃剂的发展趋势主要包括以下几个方面：一是以环保为导向的研究，重点发展无卤素和低卤素燃烧阻燃剂。
阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯燃烧等级
阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯燃烧等级硬质泡沫聚氨酯（PU）是一种开放式细胞聚合物，通常用于制造保温材料、填充材料、密封材料等。
它具有优良的绝热性能和抗震性能，因此在建筑、家具、汽车等行业得到广泛应用。
然而，传统的PU 材料在燃烧时会释放有害气体和烟雾，对人体造成严重危害。
为了降低PU材料的燃烧危险性，阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯应运而生。
它具有更高的阻燃性能，能够有效地降低火灾造成的损失。
一、阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯的基本特性阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯是一种添加了阻燃剂的PU材料，它具有以下基本特性：1.较高的阻燃等级：阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯的燃烧等级通常达到B1级或以上，符合建筑材料的防火要求。
2.低烟雾、低毒性：在燃烧时，阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯释放的烟雾很少，且不含有害气体，对人体和环境的影响较小。
3.耐高温性能好：阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯的耐高温性能较好，能够在一定时间内抵抗火焰的热辐射。
4.抗老化、耐候性好：阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯具有较好的抗老化和耐候性能，使用寿命长。
二、阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯的应用领域阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯的优良性能使得它在多个领域得到广泛应用：1.建筑领域：阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯可用于制造保温板、隔热板、墙体填充材料等，提高建筑物的防火等级。
2.家具领域：阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯可用于制造沙发、座椅、床垫等，提高家具的防火性能。
3.交通运输领域：阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯可用于制造汽车座椅、车厢内饰等，提高车辆的防火等级。
4.其他领域：阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯还可用于制造船舶、飞机、电子产品外壳等，提高产品的防火性能。
三、阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯的未来发展趋势随着人们对建筑、家具、交通运输等领域防火性能要求的提高，阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯的市场需求将会逐渐增加。
未来，阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯仍将朝着以下方面发展：1.提高阻燃等级：随着技术的进步，阻燃型无溶剂硬泡聚氨酯的阻燃等级将会不断提高，符合更严格的防火标准。
聚磷酸铵阻燃型水性聚氨酯的阻燃性能
聚磷酸铵阻燃型水性聚氨酯的阻燃性能王文娟【摘要】以聚碳酸酯二醇、异氟尔酮二异氰酸酯为原料，添加不同用量的聚磷酸铵(APP)，制备了一系列阻燃水性聚氨酯。
UL-94测试表明，随着APP添加量的增大，水性聚氨酯的阻燃性逐渐增大。
锥形量热仪测试表明，随着APP含量从0%增加25%，水性聚氨酯的点燃时间由29 s延长到45 s，最大热释放速率(HRR)由413.2 kW/m2降低到314.3 kW/m2。
热重测试表明，水性聚氨酯膜的热稳定性随着APP含量的增加而逐渐升高，当APP为25%时，热稳定性最好。
力学性能测试表明，随着APP含量的增加，涂膜的拉伸强度及断裂伸长率逐渐下降。
综合考虑以上因素，阻燃水性聚氨酯中聚磷酸铵的适宜用量为20%。
%A series of flame-retardant waterborne polyurethane were prepared with polycarbonate diol and isophorone diisocyanate as raw materials and by addition of different amounts of ammonium polyphosphate (APP). UL-94 test showed that the flame retardance of waterborne polyurethane is increased with increasing dosage of APP. Cone calorimeter test indicated that the increasing of APP content from 0%to 25%, the ignition time of waterborne polyurethane is extended from 29 s to 45 s, and the peak heat release speed (HRR) is decreased from 413.2 kW/m2 to 314.3 kW/m2. Thermogravimetric analysis revealed that the thermal stability of waterborne polyurethane is improved gradually with increasing APP content up to 25%. Mechanical performance test proved that the increasing of APP content decreases the tensile strength and elongation at break of the film gradually. Comprehensively taking the above factors intoaccount, the suitable dosage of APP in flame-retardant waterborne polyurethane is 20%.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P303-307)【关键词】水性聚氨酯;阻燃剂;聚磷酸铵;热稳定性;热释放速率;力学【作者】王文娟【作者单位】中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东青岛 266071【正文语种】中文【中图分类】TQ637聚氨酯是高度易燃材料［1］，氧指数为16.5%，由于在家具以及建筑材料内大量使用，因此具有潜在的火灾隐患。
聚氨酯泡沫阻燃剂热分解温度
聚氨酯泡沫阻燃剂热分解温度
聚氨酯泡沫阻燃剂是一种添加到聚氨酯泡沫材料中，用来提高其防火性能的化学添加剂。
这类阻燃剂能够在材料受热时发挥抑制火焰蔓延、延缓燃烧速度、降低烟气毒性及减少热量释放的作用。
聚氨酯泡沫阻燃剂的热分解温度取决于具体的阻燃剂种类和配方。
不同的阻燃剂有不同的分解温度，一般来说，聚氨酯泡沫中添加的无机阻燃剂如氢氧化铝、氢氧化镁等，其分解温度较高，通常在300℃以上；而有机阻燃剂如磷系阻燃剂、氮系阻燃剂的分解温度可能稍低一些。
聚氨酯泡沫本身的分解温度也会影响阻燃剂的选择和效果，聚氨酯泡沫在没有添加阻燃剂时，其开始分解的温度大约在200℃至250℃之间。
当加入阻燃剂后，理想的阻燃剂应在聚氨酯泡沫开始分解之前或初始分解阶段就开始发挥阻燃作用，通过吸热、稀释可燃气体浓度、形成保护炭层等方式阻止火焰蔓延和热量传递。
根据阻燃机理和化学成分的不同，聚氨酯泡沫阻燃剂大致可以分为以下几类：
1.无机阻燃剂：如氢氧化铝（Al(OH)3）、氢氧化镁
（Mg(OH)2）等，主要通过吸热降温、稀释氧气浓度以及在
燃烧过程中形成隔离膜来达到阻燃效果。
2.有机卤素阻燃剂：如多溴联苯醚（PBDEs）、氯化石蜡等，通
过释放出自由卤素离子打断燃烧链式反应来阻燃，但由于环
保问题和生态毒性，此类阻燃剂的使用正逐渐受到限制。
3.磷系阻燃剂：包括红磷、聚磷酸铵、有机膦酸酯等，它们能
在材料表面形成碳化保护层，阻止热量与氧气接触，从而实现阻燃。
pu阻燃剂
和其他大多数高分子材料一样，聚氨酯不耐热，容易被点燃，产生毒性气体，危害人身财产安全。
所以，一般通过各种方法，使聚氨酯制品具有一定的阻燃性。
添加阻燃剂是最常用的方法，阻燃剂是聚氨酯材料的重要助剂。
一、卤代磷酸酯卤代磷酸酯类化合物是聚氨酯泡沫塑料中应用广泛、效果显著的一大类添加型有机阻燃剂。
多数卤代磷酸酯常温下有液态，使用方便，与多元醇有良好的相容性，且价格适中。
卤代磷酸酯阻燃剂的品种非常多，我们就对常用的几种分别作一下介绍。
1、三(2-氯乙基)磷酸酯三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)是一种添加型阻燃剂，在聚氨酯软泡、硬泡生产中都能使用。
但以用于硬泡效果更好，这是因为硬泡的闭孔率高，透气性小，阻燃剂挥发较困难，阻燃效果维持的比较长久。
它的缺点是用量较大，如果用量超过15%时，泡沫塑料的物性则有下降现象。
TCEP广泛用于阻燃聚氨酯泡沫塑料，在聚氨酯硬泡或半硬泡中添加10%TCEP可获得显著的效果。
使用TCEP降低硬泡的脆性，而不削弱泡沫的抗蚀性。
当TCEP用于聚氨酯软泡，例如阻燃改性高回弹泡沫，TCEP可与三聚氰胺结合使用。
TCEP可作为一个单独组分在发泡过程中直接注入混合头，也可在发泡前与聚醚多元醇混合，同时可降低多元醇组分黏度。
TCEP是应用最早、最广也是最便宜的阻燃剂，它具有较好的抗水解性和较高的阻燃效率，但容易挥发损失，阻燃持久性较差。
生产厂家：美国雅保(Antiblaze 100)，德国科莱恩，美国康普顿集团公司，江都大江，江苏雅克等。
2、三(2-氯丙基)磷酸酯三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)是一种添加型阻燃剂，兼具有良好的增塑作用。
由于分子内同时含有磷、氯两种元素，阻燃性能显著，同时还有增塑、防潮、抗静电等作用。
因为磷氯含量比TCEP低，因此它的阻燃效果也相对减弱。
TCPP主要用于聚氨酯泡沫塑料的阻燃剂。
一般较多的用于聚氨泡及PIR硬酯硬泡中，也用于聚氨酯软泡。
用于聚氨酯软泡时持久性不好，但不会使泡沫发生焦烧现象。
聚氨酯泡沫阻燃
聚氨酯泡沫塑料的阻燃阻燃原理一般，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。
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。
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。
PU发泡无卤阻燃
聚氨酯：Hf-PU无卤环保阻燃方案
产品简介：
（1）体系：氮-磷-硅无卤有机体系，白色粉末（白度>95，>2000目）；
（2）效果：添加量为白料的10%达离火自熄，抗熔滴及大幅降低燃烧烟浓度；
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（4）浓度：有效浓度>=99%
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（6）其他：本产品经过高活性活性物质进行处理，可使得以化学键结合方式相容于环氧树脂基材，混合加工后的制品
表面光亮，本产品兼具抗紫外功能，且不产二噁英、
PH3等恶臭有毒还原性气体。
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本产品为白色均匀粉末，与聚氨酯有很好的相容性，满足白料：黑料的比例为2:1，1:1或1:2；具体物性的改善可以跟我们技术沟通，为您做一套合适的方案，例如表面处理、强度改善等等。
添加量：添加为白料的10%，则可达到离火自熄阻燃效果。
三分钟看懂聚氨酯阻燃剂
15 目 前 国 际 阻 燃 剂 市 场 现 状
美国
日本
欧洲
其他 亚太 地区
随着人们环保、安全、健康意识的日益增强， 世界各国开始把环保型阻燃剂作为研究开发和 应用的重点，并已经取得了一定的成果。
无卤低毒
无机环保 低腐蚀
无烟低污染
相关法律法规： 《RoHS指令》 《斯德哥尔摩公约》 《 REACH指令》
19 PU阻 燃 剂 国 际 主 要 生 产 企 业
美国雅保 瑞士科莱恩 美国阿克苏诺贝尔
德国拜耳 美国科聚亚 瑞士汽巴精化
20 PU阻 燃 剂 国 内 主 要 生 产 企 业
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混合阻燃剂是一种功能上的定义具有阻燃性的已知元素5什么是阻燃剂6阻燃机理吸热作甠覆盖作甠抑制链反应不燃气体的窒息作甠赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂息作甠其他多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的阻燃剂的分类7所含阻燃元素不同卤系磷系所含组分不同无机盐类有机使用方法不同添加型反应型氮系磷卤系磷氮系有机无机混合协同型不同聚合物适用的阻燃剂一8tcpptdcpphbcdmcatbcmpp十溴二苯乙烷十溴二苯醚硼酸锌氢氧化镁氢氧化铝tdcpp聚磷酸铵八溴醚磷酸三苯酯六溴环十二烷mpp硼酸锌十溴二苯乙烷包覆红磷tbc聚苯乙烯ps聚烯烃pppetdcpp磷酸三苯酯mpp十溴二苯乙烷聚酯pbtpettcpptdcppippp十溴二苯醚dmmp磷酸三苯酯十溴二苯乙烷八溴醚磷酸三苯酯十溴二苯乙烷十溴二苯醚tbc十溴二苯乙烷十溴二苯醚包覆红磷pbtpet聚丙烯睛丁二烯苯乙烯abs环氧树脂ep不同聚合物适用的阻燃剂二9tcpptdcppdmmphbcdtbcmcamppfb十溴二苯乙烷十溴二苯醚包覆红磷不饱和树脂upr尼龙pa6pa66tceptcpptdcppipppmca八溴醚聚氯乙烯pvcmca八溴醚磷酸三苯酯tceptcpptdcpp磷酸三苯酯硼酸锌酚醛树脂pf磷酸三苯酯hbcdmca聚碳酸酯pctceptcpptdcppdmmp磷酸三苯酯mppfb聚氨酯pu什么是聚氨酯阻燃剂什么是聚氨酯阻燃剂11pu不耐热容易被点燃产生有毒气体how
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聚氨酯软泡阻燃剂应满足的要求
▪ 阻燃效果 ▪ 通过日益严格的阻燃标准 ▪ 可加工性 ▪ 低烧芯性 ▪ 阻燃持久性及低迁移性 ▪ 挥发性:低雾化/低挥发 ▪ 产品危险性及安全防护
▪ ….价廉 !
软质聚氨酯泡沫的阻燃测试方法
方法
热辐射
▪ Louvain-la-Neuve, Belgium ▪ Bergheim, Germany
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研发中心拥有500名技术工程师 2005年新增200项技术专利 另有900项技术专利正在通过最后审批
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优选聚氨酯阻燃物燃烧及阻燃机理 ▪ 软质聚氨酯泡沫阻燃剂及阻燃解决方案 ▪ 南京研发测试中心
雅保全球
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研发中心
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聚合物燃烧及阻燃机理
材料燃烧过程 阻燃剂作用区域
燃烧要素
能能量量
热量
固相
燃料
火
混合
热量
气相
氧氧 气气
通过改变燃烧三角模式实现阻燃
在固相中，改变化学分解模式，减少燃料的生成 在气相中，消灭燃烧自由基，减少燃料氧化的分 稀释+冷却+隔热隔氧 在燃烧时释放惰性气体及成碳
• Dayton, OH
• Tyrone, PA
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供应链
• 全球15个制造基地
3000 名员工 380 种产品 销售遍布全球80多个国家
雅保全球研发中心
▪ 美国
▪ 巴吞鲁日研发中心
▪ 欧洲
▪ 欧洲研发中心
Antiblaze FL76/XP8002抗烧芯性能
▪ 6.5份水发泡，黄色指数比较 ,FR1为竞争产品
负数表示泡沫白而泛蓝，由此可见FL76/XP8002 在 高水分含量下发泡很好的抗烧芯效果。
XP8002雾化性能
雾化值, mg/10mm海绵
雾化测试 DIN 75201 B 100°C/16小时 25kg/m3 FMVSS302 标准的聚醚软泡
小火
香烟引燃/闷烧 大型燃烧试验
地毯 合成材料
复合材料
合成材料
复合材料 “整屋测试”
ASTME 948 BS5852 (Crib5)
垂直燃烧 水平燃烧
117A
MVSS 302 117D
UL 94
UFAC
NIST CBHF TB 133
常用的PUF阻燃测试标准
▪ FMVSS 302:
▪ 汽车行业材料阻燃标准 ▪ 水平燃烧试验, 小火点燃 ▪ 阻燃途径: 火焰熔融+捕捉燃烧自由基
固相阻燃
▪ 磷酸酯类化合物+铵盐 ▪ 三烷基磷酸酯 ▪ 二烃基膦酸烷基酯
膨胀型阻燃体系及成碳机理 “磷 ”在燃烧时转变形成磷酸或偏磷酸类化合物， 该类物质能使分解产物脱水碳化。同时由膨胀阻燃体 系中的气源分解产生惰性气体，从而使碳层膨胀，覆 盖于材料燃烧表面，隔热隔氧
气相阻燃
机理：捕捉活性自由基，形成低活性的基团
标准 (例如：VDA278)。 ▪ Antiblaze 117-HF: 全磷无卤阻燃剂 ▪ Antiblaze VE-95 / VE-97: 慢回弹专用阻燃剂 ▪ Antiblaze 81(TMCP-LO): 用于闭孔泡沫的高性价比阻燃剂 ▪ Abtiblaze V490: 用于硬泡的高效无卤阻燃剂 ▪ Seytex RB79:用于硬泡的反应型阻燃剂
▪ Antiblaze BK-69: 具有良好抗烧芯性能的高效阻燃剂 ▪ Antiblaze FL76/XP8002：火焰复合专用阻燃剂，具有良好的阻燃效果，并能提
高海绵与基材的粘结力。 ▪ Antibalze WR-30-LV: 汽车方面的有效阻燃剂，可以达到雾化标准(例如 DIN
75201,SAE J 1756 标准) ▪ Antiblaze V66 / TL-10-ST: 绿色环保阻燃剂 ，可以达到严格的挥发性有机物/雾化
▪ 烷基及芳香基卤化物 (Br and Cl)
自由基 ( H* 和 OH*) 促进燃烧时聚合物的氧化分解及火焰传播 阻燃剂通过使活性自由基( H* 和 OH*)失活实现气相阻燃
R* + O2
ROO*
ROOH + R* Branching
RH
T
T
R* + *H
RO* + *OH
高能自由基 *
RX
R+X
XP8002雾化贡献值
0.7
0.6
0.5
0.37
0.4
HX +X*
H2O +X* 低能自由基 *
稀释法阻燃
▪ 聚合物燃料的稀释: ▪ 三聚氰胺 ▪ 金属氢氧化物
▪ 挥发性气态燃料的稀释: ▪ 氮气, 氨气 ▪ 水汽 ▪ 二氧化碳
聚氨酯用阻燃剂
▪ 液态阻燃剂 ▪ 含磷卤元素 ▪ 基本组份主要是 TMCP (TCPP), TDCP ▪ 某些富含阻燃元素的低聚物, 如V6
Antiblaze FL76/XP8002-火焰复合专用阻燃剂
Antiblaze FL76/XP8002，优异的反应型火焰复合剂，具有良好的阻 燃性能，可以增加海绵与基材的粘结力，同时具有抗烧心性能。
▪ 反应型阻燃剂，持久稳定的阻燃效果，可以通过FMVSS302，GB8410等标准。 ▪ 可大大增加海绵与基材的粘结力，可达8N以上。 ▪ 良好的雾化性能，在DIN 75201 B 雾化测试中<1mg。 ▪ 良好的抗烧心效果，实际应用中更安全。 ▪ 操作工艺更简便。