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软质聚氨酯用阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-10-31 11:32:54
随着聚氨酯产业的迅速发展,软质聚氨酯用阻燃剂的用量也迅速扩大,软质聚氨酯用阻燃剂研究越来越多。

含三聚氰胺软质聚氨酯用阻燃剂使聚氨酯泡沫的起始分解温度为247℃,分解过程大致可分为两个阶段,第一阶段在247℃~350℃,此阶段失重为60%,这是因为三聚氰胺这种物质在330℃~350℃时升华,从DTG曲线上可以看出在330℃时出现最大分解速率。

第二阶段在350℃~400℃的失重为30%,活化能为307.72kJ/mol。通过比较,添加三聚氰胺以后,其分解温度推迟大约10℃,活化能增大,说明添加三聚氰胺这种软质聚氨酯用阻燃剂提高了聚氨酯泡沫的热稳定性,在火灾初期不容易发生分解。

其出现最大分解速率的温度提前,最大分解速率也增大,说明三聚氰胺在单独阻燃时,其阻燃作用失效比较早,最后的剩余率也较少。二氰二胺软质聚氨酯用阻燃剂使聚氨酯阻燃体系的分解过程变为三个阶段。第一阶段234℃~270℃,失重为5%,第二阶段270℃~400℃,失重为35%,第三阶段的分解400℃~700℃,从曲线的趋势看,分解在700℃以后还可以进行,到700℃失重大约为15%。

通过比较,添加了二氰二胺的FPUF的活化能有较大的减小,起始分解温度和最大分解速率的对应的温度变化不大,说明其在分解初期通过释放出氨气等气体,对燃烧物起到了一定的稀释作用,使聚氨酯泡沫的分解过程变得复杂,使其分解速率减小很多,从其TG曲线上可以看出,700℃后聚氨酯泡沫还在分解,说明了添加了二氰二胺推迟了聚氨酯泡沫的分解过程。

经硼酸铵阻燃后,其起始分解温度比空白样品提前很多,在130℃就开始分解,这与文献报道的硼酸铵(NH4B5O8?4H2O)失去水合水的温度120℃比较接近。




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其分解过程可大致分为三个过程,128℃~200℃,其失重为10%,第二阶段为200℃~300℃,失重大约为15%,第三阶段300℃~400℃,失重为35%,并在394℃出现最大分解速率,其表观活化能为182.91kJ/mol。

通过比较发现,硼酸铵阻燃得聚氨酯泡沫其分解的过程较为复杂,活化能减小,分解温度提前,说明硼酸铵在初期分解产生的水和氨气对可燃物起到了冷却和稀释的作用,起到了一定的阻燃效果。

添加了硼砂(Na2B4O7?10H2O)后,其起始分解温度大约为213℃,失重可分为两个阶段,第一阶段213℃~300℃,失重为25%,此阶段为硼砂失去结晶水的过程,并在320℃左右全部失去结晶水,第二阶段为300℃~450℃,此阶段失重为55%,其活化能为280.96kJ/mol,可见硼砂阻燃的聚氨酯软泡的活化能增大,起始分解温度提前。

据文献报道含硼阻燃剂是聚氨酯泡沫的有效成炭促进剂,在热分解时生成的硼酸能与醇类反应生成硼酸酯类,硼酸酯类是高度交联的成炭前体,能促进成炭,同时形成玻璃态无机膨胀涂层,导致其最大分解速率比样品小很多,其剩余率也较高。

实验结果证明,硼酸铵的阻燃效果要比硼砂的好。含氯化铵的聚氨酯软泡在200℃时开始分解,其分解过程可大致分为两个过程,200℃~300℃,此阶段失重为40%,第二阶段为300℃~450℃,此阶段的失重为25%,活化能为214.07kJ/mol。可看出,添加氯化铵以后,起始分解温度以前,活化能减小。

因为氯化铵中含有氯和氮元素,所以在分解初期有少量的氨气和氯化氢气体放出,氯化铵在330℃时才开始分解产生大量的气体同时吸收大量的热量,对燃烧物质有一定的稀释和冷却作用。

在加至350℃时,氯化铵开始升华,但速率较缓慢,随着氯化铵的大量挥发所以最后的剩余量也明显减少。磷酸二氢铵的聚氨酯软泡的起始分解温度为197℃,其始终阶段可分为三个阶段,第一阶段197℃~230℃,此阶段的失重为5%,第二阶段230℃~350℃,失重大约为25%,第三阶段350℃~400℃,失重量大约为30%,活化能为178kJ/mol。从图11可看出,其分解可分为两个过程,200℃~300℃,此阶段失重为20%,第二阶段300℃~400℃,此阶段失重35%,活化能为139.52kJ/mol。

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