磷系阻燃剂在聚氨酯中应用探究
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。
阻燃剂应用于聚氨酯的原理
阻燃剂应用于聚氨酯的原理1. 聚氨酯简介聚氨酯是一种重要的聚合物材料，具有优异的物理性能和广泛的应用领域。
它由异氰酸酯与多元醇反应而成，具有良好的韧性、耐磨性和耐撕裂性。
然而，由于聚氨酯在高温下容易燃烧，在一些特殊场合下需要采用阻燃剂来提高其阻燃性能。
2. 阻燃剂的分类阻燃剂主要可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。
2.1 无机阻燃剂无机阻燃剂是由无机盐和无机氧化物等组成的，常见的无机阻燃剂包括氢氧化铝、纳米氧化锆、磷酸铵等。
无机阻燃剂主要通过吸热分解、抑制燃烧气体的生成、形成隔热保护层等方式起到阻燃的作用。
2.2 有机阻燃剂有机阻燃剂是由含有氨基、酚基、磷酸酯等功能性团的有机化合物组成的，常见的有机阻燃剂包括氯化烷基磷酸酯、三聚氰胺磷酸盐等。
有机阻燃剂主要通过减缓燃烧速率、阻断燃烧链反应等方式发挥阻燃作用。
3. 阻燃剂应用于聚氨酯的原理阻燃剂应用于聚氨酯的原理主要通过以下几个方面实现。
3.1 阻断燃烧链反应有机阻燃剂中含有磷酸酯等功能性团，这些团在高温下会发生分解并产生磷酸等物质，这些物质能够阻断燃烧链反应，从而降低聚氨酯的燃烧速率。
3.2 吸热分解无机阻燃剂中的无机盐和无机氧化物在高温下会吸收热量并发生分解反应，这个过程需要吸收大量的热量，从而使聚氨酯的温度下降，延缓燃烧反应的进行。
3.3 隔热保护层无机阻燃剂能够在聚氨酯表面形成一层致密的隔热保护层，该层能够阻止热量向内部传播，限制燃烧蔓延的范围。
3.4 减少燃烧气体的生成无机阻燃剂和有机阻燃剂能够抑制聚氨酯在燃烧过程中产生大量的有害气体，如一氧化碳、二氧化碳等，从而减少烟雾的产生，降低火灾对人体的危害。
4. 阻燃剂的选择与应用在选择阻燃剂时，需要考虑聚氨酯材料的具体使用环境以及阻燃剂的性能要求。
一般来说，无机阻燃剂适用于要求高阻燃性能和耐高温性能的场合，而有机阻燃剂适用于要求性能综合、成本相对较低的场合。
具体应用时，可以通过添加适量的阻燃剂粉末或涂层的方式将阻燃剂直接加入聚氨酯材料中，也可以将阻燃剂涂覆在聚氨酯材料表面形成阻燃层。
聚氨酯泡沫中3种有机磷阻燃剂检测方法及其迁移规律研究
８ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１８
分析仪器 Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ
２０１８年第１期
迁移 的缺 点 ，极 易 迁 移 到 空 气 中 ，对 人 的 身 体 健 康 造成 危 害ｌ＿３］。这类 化合 物 具 有 雌激 素 活性 ，可 以干 扰人 体 的 内分 泌 ，同 时 对 人 体 具 有 潜 在 致 癌 、致 畸 性等 危 害［４ ］，各 国对 其 使 用 都 做 了 严 格 的 要 求 。 美 国马 萨诸 塞 州 等 地 区 规 定 儿 童 用 品 和 住 宅 软 垫 家 具 产 品 中 ＴＣＥＰ、ＴＣＰＰ 和 ＴＤＣＰ 不 超 过 ５Ｏ
２０１８年第 １期
分析仪器 ＡｎａｌｙｔｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉ０ｎ
Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１８ ７
聚 氨酯 泡 沫 中 ３种 有 机 磷 阻燃 剂 检 测 方 法 及 其 迁 移 规 律研 究
史 莉 范 红伟 吴 婷桦 陈 曦曦 叶 丹 车希 泓
（浙 江 省 家 具 与 五 金 研究 所 ，浙 江省 家 具 检 测 技 术 重 点 实 验 室 ，杭 州 ３１１１１３）
ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ （ｎ一 ６） ｗ ｅｒｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ６ ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｆｏａｍ ；ＧＣ－Ｍ Ｓ；ｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔｓ；Ｍ ｉｇｒａｔｉｏｎ
１ 前 言
聚氨酯 泡 沫 凭 借 优 越 的 防 水 绝 热 、耐 化 学 腐 蚀 、良好 的机 械 性 能 被 广 泛 地 应 用 于 纺 织 、家 具 和 家 电等 由聚 氨 酯 泡 沫 制 成 的 床 垫 、沙 发 、座 椅 等 室
磷系阻燃剂在聚氨酯中应用探究
磷系阻燃剂在聚氨酯中应用探究1. 磷系阻燃剂的分类磷系阻燃剂可以按照它们的功能和结构分类。
按照结构分类，磷系阻燃剂可以分为以下几类：（1）磷酸酯类。
这种阻燃剂可以减缓分子链的热分解速度，使得聚合物热稳定性得到改善，同时也会降低聚合物的可塑性。
磷酸酯类阻燃剂的结构中包含磷酸酯键，可以被热分解产生磷酸脱氧糖，从而吸收热量，防止聚氨酯的燃烧，BDOPEP就是一种常见的磷酸酯类阻燃剂。
（2）膨胀型磷系阻燃剂。
这种阻燃剂在高温下发生膨胀，形成一层难燃的保护层，防止燃烧产品的接触氧气，金属磷酸盐是常用的膨胀型磷系阻燃剂。
（3）含磷氮阻燃剂。
这种阻燃剂同时含有磷和氮，可以在明火燃烧时释放无毒、无腐蚀性的氮磷复合物并吸热，防止火源继续对聚氨酯产生热量和燃烧，IPPP就是常用的含磷氮阻燃剂。
聚氨酯是一种具有优良性能的合成材料，但在高温下易燃，阻燃性能难以保证，且它的热解产物对环境和人身安全可能存在危害，因此需要添加阻燃剂。
磷系阻燃剂因其良好的阻燃效果和可持续性广受欢迎，下面将从以下几个方面介绍磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用研究。
在选择磷系阻燃剂时，需要考虑以下几个因素：a. 阻燃效果。
优秀的阻燃剂应该能够有效减缓材料的热解速度，防止燃烧。
b. 可持续性。
可循环利用和低环境影响的阻燃剂是目前研究的热点。
c. 毒性。
阻燃剂对人体和环境的影响应该尽可能小。
因此，具有良好阻燃效果、可持续性和无毒性的磷系阻燃剂是最理想的选择。
（2）磷系阻燃剂的作用机理磷系阻燃剂在聚氨酯中的作用机理主要有以下几个方面：a. 吸热作用。
磷系阻燃剂可以在燃烧过程中吸收热量，从而减缓材料的热解速度，起到阻燃的作用。
b. 生成无机炭化物。
阻燃剂在高温下可以分解，生成无机炭化物，这些炭化物可以作为难燃层保护材料，从而防止燃烧。
c. 接触层效应。
阻燃剂分解后在材料表面形成一层炭化物，这层炭化物可以防止氧气和燃烧产物接触，从而防止燃烧扩散。
实验表明，添加磷系阻燃剂可以显著提高聚氨酯的阻燃性能。
含磷阻燃剂对聚氨酯硬泡燃烧特性影响的研究
含磷阻燃剂对聚氨酯硬泡燃烧特性影响的研究史以俊 罗振扬 何 明 顾晓利(南京林业大学理学院化学与材料科学系 210037)摘 要:利用氧指数仪及锥形量热仪研究了甲基磷酸二甲酯基及其与磷酸(22氯乙基)三酯、磷酸(22氯丙基)三酯、磷酸(二氯丙基)三酯复配对聚氨酯硬质泡沫的氧指数、点燃时间、燃烧热释放速率、总热释放量、烟密度、烟气生成速率等的影响。
结果表明,单独使用甲基磷酸二甲酯的聚氨酯硬泡的点燃时间最长,而对于燃烧热释放速率、总热释放量、烟密度及烟气生成速率,则是复配使用效果更佳。
关键词:聚氨酯硬泡;锥形量热仪;阻燃中图分类号:T Q328.2 文献标识码:A 文章编号:1005-1902(2009)05-0023-03 聚氨酯硬泡具有优良的力学性能、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[1]。
因此,聚氨酯泡沫塑料耐燃、防火问题已成为迫切需要解决的重要课题。
近年来,国内外报道了许多新型阻燃剂以及通过阻燃剂的协同作用来提高聚氨酯硬泡的阻燃性能[2～4]。
聚氨酯泡沫塑料所用的工业化有机阻燃剂大致可分为3类:一是以磷酸(22氯乙基)三酯(TCEP)、磷酸(22氯丙基)三酯(TCPP)、磷酸(二氯丙基)三酯(TDCP)等为代表的卤代磷酸酯,二是以甲基磷酸二甲酯(D MMP)为代表的全磷(磷酸酯)阻燃剂,三是反应型溴系阻燃剂。
其中,近年来用含卤磷酸酯阻燃剂较为普遍[5,6]。
另有文献报道,全磷阻燃剂与卤代磷酸酯阻燃剂复配使用时,阻燃效果优于单一使用全磷阻燃剂的效果[7,8]。
为了能全面考察各阻燃剂的阻燃效果,采用的测试阻燃仪器也非常关键。
锥形量热仪是以氧消耗原理为基础的新一代聚合物材料燃烧性能测定仪,由锥形量热仪获得的可燃材料在火灾中的燃烧参数有多种,包括点燃时间、总释放热、释热速率、烟及毒性参数等。
磷系阻燃剂TCPP的合成及应用
磷系阻燃剂TCPP的合成及应用磷系阻燃剂TCPP，全称为三氯丙烷磷酸酯，是一种常用的磷系阻燃剂，广泛应用于聚合物、聚氨酯、涂料、粘合剂等材料中。
它具有优异的阻燃性能，可以有效地提高材料的耐火性能，降低燃烧时释放的烟气和毒气，在工业生产和民用领域中发挥着重要的作用。
下面将对TCPP的合成及应用进行详细介绍。
一、磷系阻燃剂TCPP的合成1. 原料准备：合成TCPP的原料主要包括三氯丙烯、磷酸和氯化磷。
其中，三氯丙烯是合成TCPP的重要原料，而磷酸和氯化磷则是磷酸酯化合物的常用反应试剂。
2. 反应步骤：TCPP的合成通常采用磷酸酯化反应。
首先将三氯丙烯和氯化磷加入反应釜中，控制温度和搅拌条件，进行氯化磷化反应得到三氯丙基磷酰氯。
然后将三氯丙基磷酰氯加入到含有过量磷酸的反应体系中，进行酯化反应得到TCPP产物。
最后对产物进行提纯和干燥处理，得到纯度较高的TCPP产物。
3. 反应条件：TCPP的合成反应需要严格控制温度、压力和反应时间等条件，以保证反应效率和产物质量。
在实际生产中，通常采用高效反应釜和自动化控制系统，提高反应的稳定性和产物的纯度。
二、磷系阻燃剂TCPP的应用1. 聚合物材料中的应用：TCPP广泛应用于各种聚合物材料中，如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯等。
它可以通过物理混合或化学共混的方式，与聚合物相结合，有效提高材料的阻燃性能，降低燃烧时释放的烟气和毒气，保护人身安全和减少财产损失。
2. 聚氨酯材料中的应用：TCPP还可以用作聚氨酯材料的阻燃剂。
聚氨酯是一种重要的工程塑料，具有优良的机械性能和耐磨性，广泛用于汽车、建筑、电子等领域。
添加TCPP可以显著提高聚氨酯材料的阻燃性能，延缓燃烧速度，降低烟气产生量，提高材料的燃烧等级。
3. 涂料和粘合剂中的应用：TCPP还可用作涂料和粘合剂的阻燃剂。
涂料和粘合剂广泛应用于建筑、船舶、航空等领域，阻燃要求较高。
添加TCPP可以有效提高涂料和粘合剂的阻燃性能，降低火灾事故的发生概率，保护人员和财产安全。
磷系阻燃剂在聚氨酯中应用探究
磷系阻燃剂在聚氨酯中应用探究磷系阻燃剂的种类比较多，其中包括六水合硫酸铝、六水合硫酸钾、六水合硫酸铜等。
这些磷系阻燃剂可以通过质量分数、添加量、分散方式等多个参数来对其阻燃效果进行研究。
磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用主要包括两种：一种是将磷系阻燃剂直接添加到聚氨酯中；另一种是将磷系阻燃剂涂覆在聚氨酯表面。
直接添加磷系阻燃剂的方法相对比较简单，通常可以通过加入聚氨酯合成过程中，或者在成品的后期生产过程中进行添加。
实验证明，添加磷系阻燃剂可以有效地提高聚氨酯的阻燃性能。
例如，对聚酯型聚氨酯添加含磷改性物（如六水合硫酸铝、红磷酸铵等）时，聚氨酯的阻燃等级有所提高。
而且添加该阻燃剂后，聚氨酯的热失重率也随之增大。
磷系阻燃剂的涂覆也是一种常见的应用方式。
在聚氨酯的表面涂覆一层磷系阻燃剂可以有效地提高其阻燃性能，而且涂层可以起到隔离氧气的作用，减少聚氨酯的燃烧速度。
一些研究表明，聚氨酯表面的磷系阻燃剂涂层能够提高其氧指数和垂直燃烧性等指标，从而提高阻燃性能。
此外，对磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用还需要注意一些问题。
例如，在添加磷系阻燃剂时，如果添加量过多，会影响聚氨酯的机械性能，因此需要在添加量和聚氨酯性能之间进行权衡。
另外，磷系阻燃剂的热稳定性也需要考虑，高温会使磷系阻燃剂分解，从而降低其阻燃效果。
总之，磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用具有优异的阻燃效果和潜在的发展前景。
通过合理的添加和应用方法，不仅可以有效地提高聚氨酯的阻燃性能，还能够满足不同应用需求的阻燃效果。
但需要注意与其他性能的综合平衡问题以及涂层表面的耐候性，避免对聚氨酯的应用带来负面影响。
磷系阻燃剂在聚氨酯中应用的研究进展
磷系阻燃剂在聚氨酯中应用的研究进展张铁; 文庆珍; 朱金华; 蓝敏杰【期刊名称】《《广州化工》》【年(卷),期】2019(047)019【总页数】3页(P19-21)【关键词】添加型阻燃剂; 反应型阻燃剂; 阻燃机理; 磷系阻燃剂; 聚氨酯【作者】张铁; 文庆珍; 朱金华; 蓝敏杰【作者单位】海军工程大学化学与材料系湖北武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】TQ328.3聚氨酯材料具有良好的力学性能，耐磨、抗撕裂能力。
因此关于聚氨酯材料复配、改性的研究众多[1]，使其保持优异性能的同时，又使各组分的性能相互补充，相互关联，形成复合效应。
聚氨酯的氧指数只有14%～16%极易被点燃，燃烧速度猛烈，不易扑灭，为使聚氨酯得到更广泛的使用通常对其进行阻燃处理，磷系阻燃剂与无机化合物阻燃剂相比具有添加量小、阻燃效率高的优点。
与卤素阻燃剂相比具有低毒、污染小的优点使其在阻燃聚合物的研究方面有巨大潜力。
1 磷系阻燃剂阻燃机理聚氨酯是以碳碳键为基本结构的有机高分子聚合物，其中在聚氨酯产品中泡沫的体积大、传热系数低，最易发生燃烧，向外辐射的热量能扩大火焰范围，同时释放大量诸如HCN、CO的有毒物质。
而磷系化合物作为高效的阻燃剂，能在聚氨酯燃烧过程中的凝聚相和气相共同发挥作用。
其在聚氨酯中的阻燃机理可从温度、可燃物、氧气和自由基的链式反应这四个燃烧要素进行解释[2-3]：(1)磷系化合物热分解可促使聚氨酯定向产生碳来提高焦炭产率。
同时生成的磷酸衍生物吸收因聚氨酯燃烧产生的热量。
(2)磷系化合物热分解的过程中产生水分，能降低凝聚相的温度，同时稀释可燃气体及剧毒氰化氢气体的浓度。
(3)磷系化合物热分解成磷酸，形成一层玻璃态熔融物，附着在聚氨酯表面，形成阻隔层，阻隔的同时减少可燃挥发成分的释放。
继续加热水分蒸发磷酸脱水成偏磷酸后聚合反应成强酸——聚偏磷酸，有较强的脱水碳化作用。
(4)磷系化合物热分解时会释放活性物质在气相中捕获聚氨酯表面上的氧和氢自由基中断放热过程从而抑制聚氨酯的燃烧。
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磷系阻燃剂在聚氨酯中应用探究
磷系阻燃剂是一种广泛应用于聚氨酯材料中的阻燃剂。
它通过改变聚氨酯材料的燃烧特性，提高其防火性能，延长材料的燃烧时间，从而减少火灾的发生和蔓延，并保护人们和财产的安全。
磷系阻燃剂主要通过两种途径发挥作用：一是化学作用，二是物理作用。
化学作用主要是通过磷元素与氧气之间的反应，产生磷酸酯盐或氧化磷酸盐，降低材料的燃烧温度和速度，增加材料的抗燃性。
物理作用主要是通过形成磷系化合物的炭化层，阻断火焰的氧气供应，降低燃烧速度。
磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用可以提高材料的阻燃性能。
一方面，它可以降低聚氨酯材料的燃烧速度和热释放速率，延缓火灾的蔓延，给人们争取更多的逃生时间。
它可以减小火灾对人体的危害，降低烟雾和毒性气体的释放量，使人们有更高的生存率。
磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用还可以提高材料的机械性能和加工性能。
磷系阻燃剂可以提高聚氨酯材料的熔体流动性和熔体稳定性，减少材料在加工过程中的熔体温度和粘度变化，提高了材料的加工性能。
磷系阻燃剂还可以改善聚氨酯材料的机械强度、硬度和抗冲击性能，提高了材料的使用寿命和质量。
磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用也存在一些问题。
磷系阻燃剂在高温或长时间作用下容易分解和挥发，降低了其阻燃效果。
磷系阻燃剂对聚氨酯材料的色泽和透明度有一定的影响，可能会影响材料的外观和质感。
一些磷系阻燃剂中的磷元素会通过溶出或微粒析出的方式对环境造成一定的污染。
磷系阻燃剂在聚氨酯中的应用可以提高材料的防火性能，延缓火灾的发生和蔓延，并保护人们和财产的安全。
在应用过程中需要注意选择合适的磷系阻燃剂，并兼顾其阻燃效果、机械性能、加工性能和环境影响等方面的综合因素。