聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术的研究进展

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聚氨酯泡沫塑料用阻燃剂新进展

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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。

阻燃聚氨酯的研究与进展

阻燃聚氨酯的研究与进展摘要：聚氨酯作为一种广泛应用的高分子材料，因其独特的物理性能和化学稳定性，在建筑、家具、交通运输等多个领域发挥着重要作用。

然而，其易燃性成为一个显著的安全隐患，尤其在火灾事故中，易燃聚氨酯可释放出有毒烟雾，对人类健康和安全构成威胁。

因此，研发高效的阻燃聚氨酯成为了迫切需求，不仅为了满足日益严格的安全法规，也为了提升材料的应用范围和性能。

关键词：阻燃聚氨酯；研究进展；应用前景一、聚氨酯的基本特性聚氨酯是由多元醇与异氰酸酯反应形成的高分子化合物，这种结构使其具备独特的物理特性，如良好的弹性、耐磨性和抗撕裂强度。

阻燃聚氨酯的化学结构中，通过引入含有磷、氮或卤素的阻燃剂，能显著提高其耐火性能。

同时，这些阻燃剂在高温下能形成炭层，有效隔离氧气和热量，从而降低材料的燃烧速度。

从物理特性来看，阻燃聚氨酯保持了普通聚氨酯的柔软性、弹性和耐用性，但同时展现出更高的热稳定性和较低的燃烧速率，这些特性使得阻燃聚氨酯在安全性能方面更加优越，尤其在需要严格遵守火安全规范的应用中，如建筑保温材料、家具填充物和交通工具内饰等领域。

总的来说，阻燃聚氨酯通过结构优化和添加特定的阻燃剂，实现了阻燃性与物理性能的有效结合，满足了现代应用对高性能和安全性的双重要求。

二、阻燃技术的发展历程（一）早期阻燃技术概述早期的阻燃技术主要集中在寻找有效的阻燃剂，并将它们添加到材料中以提升其抗火性能。

在聚氨酯的早期应用中，阻燃技术主要依赖于卤素化合物，如氯和溴的衍生物。

这些卤素基阻燃剂在材料燃烧时能够释放卤素自由基，有效地中断火焰传播的化学链反应，从而减缓或阻止材料的进一步燃烧。

然而，虽然卤素基阻燃剂在防火效果上表现出色，但它们也带来了环境污染和对人体健康的潜在风险。

此外，磷基和氮基阻燃剂也在早期得到了广泛的应用。

这些阻燃剂能够在加热时形成一层隔热的炭化层，保护下面的材料不被火焰侵袭。

磷基阻燃剂尤其在形成稳定的炭层方面表现出色，而氮基阻燃剂则通过释放非燃性气体来稀释可燃气体和氧气，降低火焰的温度。

无卤型阻燃聚氨酯泡沫塑料研究

硬质聚氨酯泡沫塑料作为现代重要的高分子材料之一，在包装、运输、建筑、家具、管道保温等领域
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１９００，Ｃｈｉｎａ）
用量的增加，材料的阻燃性能提高，当ＥＧ用量为３０％时，其氧指数（ＬＯＩ）可达２７％，但力学性能明显下降；采用
聚乙烯醇或钛酸酯１０１对ＥＧ进行表面处理后，材料的力学性能明显改善，且聚乙烯醇优于钛酸酯。
ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＰＶＡｗａｓｐｒｉｏｒｔｏｔｈａｔｏｆｔｈｅｔｉｔａｎａｔｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｇｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥｘｐａｎｄａｂｌｅＧｒａｐｈｉｔｅ；ＦｌａｍｅＲｅｔａｒｄｅｄＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ；ＯｘｙｇｅｎＩｎｄｅｘ
ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｆｌａｍｅｒｅｔａｒｄａｎｃｅｏｆＰＵＦ，ｔｈｅＬＯＩｏｆＰＵＦｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏ２７％，ｗｉｔｈｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＥＧｗａｓ

聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术的研究进展

聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术的研究进展张晓光;王列平;宁斌科;薛超;苏天铎【期刊名称】《化工进展》【年(卷),期】2012(031)007【摘要】The necessity and importance of halogen-free flame retardants for polyurethane foam（PUF） were presented.And the flame-retardant mechanism of PUF composites was introduced.Both the reactive and additive halogen-free flame retardants for polyurethane foams were summarized.Additive flame retardants included organic and inorganic additive.Additionally,expandable graphite（EG） as an intumescent flame retardant in polyurethane foams was reviewed.Finally,the development trend of the halogen-free flame retardants for PUF was prospected.%简要介绍了研究无卤阻燃技术对聚氨酯泡沫塑料（PUF）阻燃的必要性和重要性,并对不同类型阻燃剂对PUF的阻燃剂机理做了介绍。

较全面地综述了反应型和添加型无卤阻燃剂对PUF阻燃的研究进展。

其包括添加型阻燃剂中的有机添加型和无机添加型阻燃剂。

另外,在无机膨胀型阻燃剂中,特别介绍无卤可膨胀石墨（EG）对PUF阻燃的研究进展。

最后指出功能化的核壳结构无卤复合阻燃剂将是聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术研究和发展的必然趋势。

【总页数】7页(P1521-1527)【作者】张晓光;王列平;宁斌科;薛超;苏天铎【作者单位】西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065;西安近代化学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8【相关文献】1.聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术的研究进展 [J], 何志远2.软质聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术研究进展 [J], 郑德志;辛梅华;李明春3.无卤阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的研究进展 [J], 王靖宇; 郝建薇4.无卤阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展 [J], 林绍铃;罗祖获;陈丹青;赵小敏;陈国华5.硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃技术研究进展 [J], 乐亮;刘运学;范兆荣;谷亚新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

阻燃聚氨酯泡沫塑料的制备研究

阻燃聚氨酯泡沫塑料的制备研究摘要：聚氨酯泡沫塑料是一种具有优异综合性能的材料，广泛应用于各个领域，但其燃烧安全性和环境友好性仍有待提高。

本文以聚醚多元醇、异氰酸酯和催化剂为原料，采用一步法制备聚氨酯泡沫塑料，分别添加三种不同的阻燃剂：磷酸三苯酯（TPP）、氯化铵（NH4Cl）和磷酸二氢铵（ADP），研究对聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能和其他性能的影响。

分析了阻燃机理。

结果表明，三种阻燃剂均能提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能，其中ADP效果最佳，能使LOI达到28.5%，UL-94达到V-0级，同时对其他性能的影响较小。

关键词：阻燃材料；聚氨酯泡沫；泡沫塑料；塑料制备引言聚氨酯泡沫塑料是一种由聚醚多元醇和异氰酸酯在催化剂和发泡剂的作用下发生聚合反应而生成的多孔材料，具有轻质、高弹性、低导热系数、良好的隔音和吸震性能等优点，是目前使用最广泛的泡沫塑料之一[1]。

然而，聚氨酯泡沫塑料也存在一些缺点，其中最突出的就是其燃烧安全性，其在高温或火焰的作用下容易发生热解和燃烧，产生大量的热量、烟雾和有毒气体[2]。

因此，阻燃改性是提高聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的主要方法，本文以聚醚多元醇、异氰酸酯和催化剂为原料，采用一步法制备了聚氨酯泡沫塑料，并分别添加了三种不同的阻燃剂：磷酸三苯酯（TPP）、氯化铵（NH4Cl）和磷酸二氢铵（ADP），研究其对聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能的影响。

1实验部分1.1原料聚醚多元醇（PET-3300，水含量<0.05%，羟值数56 mg KOH/g，分子量3000，来自上海华仁化工有限公司），异氰酸酯（TDI-80，2,4-和2,6-异氰酸甲苯的比例为80:20，来自上海华仁化工有限公司），催化剂（双乙醇胺（DEA），来自上海华仁化工有限公司），发泡剂（水，来自自来水），阻燃剂（磷酸三苯酯（TPP），纯度>99%，来自上海亚世化工有限公司；氯化铵（NH4Cl），纯度>99%，来自上海亚世化工有限公司；磷酸二氢铵（ADP），纯度>99%，来自上海亚世化工有限公司）。

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。

阻燃聚氨酯硬泡的研究进展

３个阶段进行。第一阶段，聚氨酯硬泡
在外部火源的作用下受热分解，产生多种小分子可燃气体，如小分子烷烃、烯烃、氢气等。第二阶段，周围的氧气与这些可燃气体发生氧化还原反应，生产二氧
使用阻燃剂可以提高聚氨酯泡沫塑捕捉或消除这些活性自由基，那么就能料的阻燃性能和热稳定性，延缓材料燃大大降低燃烧反应速度。如溴系阻燃剂，烧速率或者阻止它的燃烧。阻燃剂的作其抑制自由基连锁反应的机理如下：
பைடு நூலகம்
便、合理。（２）靠近加工设备电气箱，减少走线槽的长度。（３）避免大功率设备运行时所造成的信号干扰源，确保控制信号传输的稳
备，选择便于工件抓取和装夹的机器人，设计相应合适的机械手；（４）考虑生产线总体布置时的相关事项，通过分析明确各项技术要点，使总体设计更加清新和完整；（５）绘制生产线总体布置方案图，定可靠。在图上标注出物流的方向，各部分设备（４）避环境阴暗、潮湿、散热不畅的场所，以确保电气柜正常工作所需要的相关功能等；（６）根据加工过程中零件流转的先的环境。（５）确保电气柜正常维护、维修时后顺序和时间长短，绘制零件加工自动有必要的操作空间，使维护、维修更加生产线的循环周期表；（７）对出现的几种总体布置方案进方便。３．５机器人自动化生产线设计的步骤行工艺性和经济性分析，选择占地面积最少、工艺性能最好、制造成本最低的和思路

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聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术的研究进展
随着经济的发展和科学技术的进步，对于新材料的研究深入程度越来越高。

目前，我国正在积极的进行节能环保型经济的发展，所以对于材料的节能型要求在不断的提升。

聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯材料的主要产品之一，此产品的质量较轻、导热性弱、比强度大，而且具有防震、隔音以及耐化学性等突出的优点，所以在目前的交通运输、家电以及生活用品等方面得到了显著的应用。

目前，此种材料在我国的需求度不断的提升，而且应用范围也在不断的扩大。

从此材料的研究分析来看，虽然其优势明显，但是在燃烧的过程中释放的有毒气体较多，所以应用受到了限制。

为了推广其应用，积极的分析聚氨酯泡沫塑料的无卤阻燃技术意义显著。

标签：聚氨酯泡沫塑料；无卤阻燃技术；研究
聚氨酯泡沫塑料在目前的社会生活中有着重要的应用，对于现阶段的材料利用结构更新和改善发挥了重要的作用，但是其在燃烧过程中产生的大量有毒气体影响了人们对其的接受程度，所以此材料的进一步推广受到了严重的限制。

为了提升其社会利用价值，利用无卤阻燃技术进行聚氨酯泡沫的制成改造，这样可以有效的将其燃烧中产生的有毒气体進行抑制或者消除。

通过此方面的措施，聚氨酯泡沫塑料的缺陷会得到逐渐的改变，其在社会中的推广度和利用价值都会得到提升。

1 聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术
1.1 反应型阻燃剂
在聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术利用中，反应型阻燃剂是重要的利用。

所谓的反应型阻燃剂主要指的是在聚合物骨架中引入具有阻燃作用的元素或者是化合物，这样，基体结构中就会含有阻燃的成分。

而这些阻燃的成分就可以成功的抑制聚氨酯泡沫塑料的燃烧。

从现实利用的效果来看，反应型阻燃剂的阻燃作用发挥较为持久，而且具有非常良好的稳定性，并且这种阻燃剂可以有效的减少对材料自身性能的影响，所以说此种阻燃剂具有较高的利用价值。

就反应型阻燃剂的配置来讲，在其中加入的元素通常是磷、硅或者氮。

就反应型阻燃剂的实施原理来看，主要是通过元素和机体本身的反应使得燃烧中的有害物质减少，这样，即使在燃烧的过程中，聚氨酯材料的有害性也会降低。

1.2 添加型阻燃剂
在聚氨酯无卤阻燃技术的利用中，使用到的另一种阻燃剂是添加型阻燃剂。

此种阻燃剂的构成分为两部分，第一部分是材料基体，即聚氨酯基本成分。

第二種是用于添加的阻燃元素以及化合物，而从目前的情况来看，添加物主要包括了碳、旅、硼、卤素等。

因为添加元素的不同，所以此种阻燃剂又有有机和无机的区别。

有机添加型的阻燃剂主要指的是在其中添加了磷、氮、硅等形成的阻燃剂，
而无机添加型的阻燃剂主要指的是在基体中添加无机物形成的阻燃剂，从实践中来看，无机添加型阻燃剂常用的添加物是磷酸盐、硼酸盐、氢氧化铝等。

就两种阻燃剂而言，无机添加型阻燃剂相比有机添加型阻燃剂更具优势。

因为无机添加型的阻燃剂不仅不容易挥发、具有较高的热稳定性，而且工艺简单，成本较低。

1.3 膨胀型阻燃剂
在聚氨酯无卤阻燃技术的利用中，最新型的阻燃剂利用便是膨胀型阻燃剂。

此种阻燃剂在目前社会中的迅速发展和利用主要得益于两方面的条件：第一是卤素阻燃剂的环境问题研究有了不断的深入，第二是阻燃剂新法则在社会中进行了颁布。

在这两方面条件的作用下，膨胀型阻燃剂作为具有较高环保价值的无卤阻燃剂得到了广泛的应用。

就此种阻燃剂的作用原理来看，其主要是根据不同组分之间的化学反应和物理过程在聚合物的表面形成具有隔热、隔氧和抑制作用碳质泡沫碳层，利用碳层的作用对聚合物形成保护作用，从而达到阻燃的效果。

从实际应用的效果分析来看，膨胀型阻燃剂有着两方面的优势：第一是此种阻燃剂的阻燃效率较高，第二是此种阻燃剂作用发挥的时候低烟无毒，也不会产生腐蚀性的气体。

从这两方面的因素分析来看，此种阻燃剂的环境友好型特点突出。

2 可膨胀石墨阻燃分析
2.1 阻燃原理
可膨胀石墨是现阶段利用无卤阻燃技术利用中一种较为新型的阻燃剂。

这种阻燃剂主要是利用化学和物理的方法将插层剂插入到了石墨层间的具有碳六角网络平面结构当中，由此形成的晶体化合物。

在实际利用中，此种阻燃剂的原理表现为：当晶体化合物受热的时候，层间的插入物质会因为受热的缘故分解或者气化，从而产生大量的膨胀热，因为膨胀热远远的大于了石墨空间的范德华力，所以片层会被气流胀升，这样，石墨间的距离便有了进一步的扩大，由此就形成了“蠕虫状”的膨胀石墨。

膨胀石墨较大的比表面积和较低的密度特点使其具有了较强的耐压性、柔韧性和可塑性，抗腐蚀性和抗氧化性以及抵抗高低温的能力也较强，所以阻燃的效果较好。

2.2 利用缺陷
在研究深入的情况下发现，虽然膨胀石墨作为新型的阻燃剂具有较大的优势，但是其也有一些客观存在的缺陷。

比如说膨胀石墨的片层结构之间存在着很大的间隙，所以将其添加到聚合物当中的时候，膨胀石墨和机体之间的相容性会比较差，这就会导致复合材料力学性能的下降。

无卤阻燃技术的研究目的是要在不改变复合材料性能特点的基础上提升其阻燃的效果，而膨胀石墨虽然具有较好的阻燃效果，同时也具备很好的环境效应，但是其结构的固有缺陷造成的力学性能下降却不容忽视。

为此，强化膨胀石墨的进一步结构分析研究意义重大。

3 结束语
聚氨酯泡沫塑料作为一种重要的新型材料在目前的社会生活中有着广泛的应用，但是从具体的利用效果来看，此种材料在燃烧的时候会产生较大的危害，所以为了强化其应用价值的提升，积极的探讨聚氨酯材料的无卤阻燃技术，目的就是要降低我应用危害。

参考文献：
[1]郑德志，辛梅华，李明春.软质聚氨酯泡沫塑料无卤阻燃技术研究进展[J].化工进展，2015（09）：3349-3355+3362.
[2]赵义平，阎家建，陈丁猛，陈莉，董知之，付维贵.复配无卤阻燃聚氨酯泡沫塑料的制备与表征[J].功能材料，2013（05）：697-699.
[3]杨建军，章芬成，吴庆云，张建安，吴明元.无卤阻燃型软质聚氨酯泡沫塑料的研究进展[J].塑料工业，2013（02）：1-6.
[4]温中印，马宏明，罗振扬.硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃研究进展[J].高分子通报，2014（07）：7-12.。