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聚氨酯泡沫塑料阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-6 13:29:50
聚氨酯泡沫塑料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。

聚氨酯泡沫塑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。

在聚氨酯泡沫塑料中,含磷聚氨酯泡沫塑料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。

含卤素聚氨酯泡沫塑料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,茂密体中溴(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%)ci 即可使聚氨酯泡沫具有自熄性。

典型的磷- 氮阻燃体系可有聚磷酸铵和三聚氰胺等组成,在泡沫受热初期,聚氨酯泡沫塑料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。

硬质聚氨酯泡沫塑料工业化后,它的应用范围逐渐扩大。同时,人们逐渐认识到,提高泡沫塑料的阻燃性是极为重要的。很多国家对建筑、交通运输等部门,制定了材料的阻燃规范,具体规定了不同使用场合的阻燃标准。所以,硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃化是从客观需要出发的,否则,应用范围将大受限制。


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阻燃型硬质聚氨酯泡沫塑料在硬质聚氨酯泡沫塑料中所占的比例逐年递增,目前已增加到70%—80%。阻燃化的具体要求是:不易着火;火焰传播性小,发烟最少;燃烧时生成的有害气体少。

硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃剂,应具备以下几个条件:1、添加量少而效果好;2、和原料的混溶性好;3、对泡沫塑料的性能影响小;4、无毒或毒性甚小,以确保安全使用;5、价格低廉;6、阻燃效果不随时间流逝而降低;7、液态的阻燃剂黏度不能过大;8、不腐蚀设备装置。

事实上,完全具备上述条件的阻燃剂是较难得到的,一般的阻燃剂只是大体上具备这些条件。

由于添加阻燃剂将带来材料成本的上升,又很难为材料制造商直接带来经济方面的效益,因此在阻燃剂发展的初步阶段,只能依靠国家制定相关的法规和标准进行强制性要求。虽然我国已陆续出台了《中华人民共和国消防法》、《阻燃制品标识管理办法》、《公共场所用阻燃制品燃烧性能要求和标识》等一系列阻燃行业相关的法律法规和应用标准,但与欧美等发达国家相比,相应的制度建设还存在差距,在法律法规的贯彻执行方面,存在一定的不明朗性,问题主要体现立法与执法之间存在的不连贯性方面。

由于国内阻燃剂行业尚处于起步阶段,公众对于消防安全的认识与国际先进理念尚存在较大差距。如2010年11月上海静安区重大火灾发生后,公众与媒体一致将事故的原因归咎于该建筑使用聚氨酯材料进行外墙保温,认为易燃的聚氨酯材料是导致大火发生的直接原因。

事实上,聚氨酯泡沫具有导热系数低、稳定性好、易于施工、环保等诸多优点,是实现我国建筑节能目标的理想保温材料。在国外,聚氨酯作为外墙保温材料技术已经非常成熟,并得到广泛运用。而“11·15”上海火灾发生的原因之一,正是因为该建筑所使用的聚氨酯泡沫未按照规定进行阻燃处理,没有达到《高层民用建筑设计防火规范》所规定的B1难燃标准,属于不合格材料。上述事件反映出,国内公众和业界对于材料阻燃的认识与理解,与国际先进水平尚存在一定差距,“阻燃”概念尚未深入人心,市场的完全成熟可能还需一段较长的时间。

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