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研究含磷本质阻燃高聚物与阻燃剂对软质聚氨酯泡沫塑料热力

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2014-3-30 20:58:12
 
  
      本质阻燃高聚物阻燃效能持久,不存在挥发、溶出及迁移的问题,且可实现分子内协同阻燃效应又为环境兼容,故近年日益崭露头角。这一领域不断取得最新研究进展,包括本质阻燃环氧树脂、聚酰胺、聚酰亚胺及聚氨酯等,均为分子主链或侧链带含磷基团的无卤型高聚物。其合成方法及性能如何?日前,并认为'含磷本质阻燃高聚物研究'有进展。

       进入21世纪,环保及阻燃均对天然及合成高聚物的使用提出了更严格的要求,采用常规阻燃剂以降低高聚物可燃性的方法受到环保法规的限制。为了同时满足阻燃标准及环保法规的规定,开发新型无卤阻燃高分子材料势在必行。这类材料应具有优异的热氧化稳定性、良好的阻燃性,对人类健康及环境无毒害性或低毒,在高温下能保持足够的强度,价格可为用户承受,且相对易于加工和回收等性能。可以预计在不远的将来,由于厂商的自愿行为和相关立法,卤系阻燃剂及其阳燃的高分子材料的用量将会有所减少。

      近期人们正在致力于研究—些无卤的本质阻燃高聚物。这类高聚物不需阻燃处理,即可满足严格的防火要求且对环境友好。与常规阻燃高聚物相比,本质阻燃高聚物不存在阻燃剂挥发、溶出、迁移和渗出问题,且在阻燃元素含量相同的情况下,阻燃效率较高和持久。特别是在这类高聚物分子中同时引入多种阻燃元素,可产生分子内协同阻燃效应,它比多种阻燃剂物理混合所产生的协同阻燃效应更佳。目前本质阻燃高聚物还由于合成、加工及价格等方面的局限,大多仍处于实验室研制阶段,但它代表阻燃高分子材料的发展方向值得关注。

      关于本质阻燃环氧树脂,目前主要包括分子中含DOPO侧基的阻燃环氧树脂、分子中含磷酸酯基的阻燃环氧树脂2类。分子中含侧基的阻燃环氧树脂关键在'DOPO',DOPO的学名是9,10-二氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲。DOPO分子中含活泼氢,它能作为反应中心与一系列的官能团反应,可制得一系列以DOPO为基的二元酚,令后者再与双酚A型环氧树脂反应,则可将DOPO引入树脂侧链制得含磷本质阻燃环氧树脂。这种树脂可用一般的固化剂(如二氨基二苯基甲烷,DADPM)固化,所得固化树脂中磷质量分数2%的阻燃效果,可与溴化环氧树脂中溴质量分数16%的相当。以DOPO合成的另一些二元酸及二元胺可作为环氧树脂的固化剂,采用这类固化剂固化一般的环氧树脂,也可赋予树脂本质阻燃性,如果以其固化含磷环氧树脂,则树脂的磷含量、成炭率及LOI可进一步提高。

       聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比面积大,未经阻燃处理的聚氨酯泡沫是可燃物,遇火燃烧并且分解,产生大量的有毒烟雾,给人员疏散和灭火带来很大的困难。特别是聚氨酯软泡(FPUF)开孔率较高,可燃成分多,燃烧时由于较高的空气流通性而源源不断地供给氧气,易燃而不易自熄,极易造成群死群伤的重大,例如2000年12月河南洛阳东都商厦特大,由于员工进行违规电焊操作时电焊火花溅到库存海绵床垫、沙发等可燃物上,未能及时控制而蔓延到四楼娱乐城,造成309人中毒窒息死亡。而目前随着经济的不断发展,聚氨酯泡沫的使用量大大增加,对聚氨酯软泡的阻燃要求也越来越迫切。阻燃处理后聚氨酯泡沫塑料的分解行有何变化,分解机理有什么变化,目前未见系统的研究报道。本文利用热分析技术,对多种阻燃剂对聚氨酯泡沫热分解的影响进行了研究。

       1 含六偏磷酸钠的聚氨酯软泡的最大分解速率最小,仅为3.28%/min,且剩余量最大(66.78%),说明其阻燃效果最好。

       2 三聚氰胺阻燃的聚氨酯泡沫推迟聚氨酯的初始分解温度,使分解活化能增大。但由于自身升华,其阻燃时间较短,最后的剩余量较小。

      3 添加了阻燃剂以后,聚氨酯软泡的分解过程变得较为复杂,从DTG曲线上可以明显的看出,使其初始分解温度提前,最大分解速率基本上呈减小的趋势(三聚氰胺由于自身升华的原因除外)。

      4 各类阻燃剂对软质聚氨酯热分解活化能有显著影响,同系阻燃剂对软质聚氨酯泡沫塑料的活化能存在不同的影响。

      5 硼酸铵的阻燃效果比硼砂要好。

      6 阻燃剂对动力学参数活化能有很大的影响,改变了物质的分解特性,使阻燃聚氨酯的分解过程分解温度提前。
   

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