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原料的準備——阻燃劑

文章出處:未知 人氣:發表時間:2019-01-09 14:12
 

聚氨酯泡沫塑料含有可燃的碳、氫鏈段,密度低,比表麵積大,未經阻燃處理的聚氨酯泡沫是可燃物,遇火會燃燒,並分解,產生大量有毒煙霧

硬質聚氨酯泡沫塑料畢竟是一種有機高分子材料,要求它在火焰中完全不燃燒是不可能的。

所謂阻燃具體是指達到某種規範或某個試驗方法的一個具體標準。隻是對小火而言,在大火中,泡沫塑料實際上仍能燃燒。

阻燃的具體要求是:不易著火、火焰傳播性小、發煙量低、燃燒時生成的有害氣體少。

近年來,我國在建築、鐵路車輛等領域,迫切需要、高阻燃性的聚氨酯泡沫塑料。

減少對生命財產的威脅途徑:防止點燃、起火、減少火焰傳播速度、限製火區範圍、爭取逃生時間。

加入某些化合物可以改善原有產品的阻燃性能。這些化合物有的可以結合到聚氨酯分子鏈內,有的則不能。

含鹵素和磷的化合物是主要的阻燃材料

各種阻燃劑的作用和機理不同。

鹵化物以氣體形態起作用,它們通過燃燒,在鏈反應中以分子或鹵原子幹擾物的形式起作用。鹵素是泡沫塑料燃燒反應的鏈終止劑,在泡沫塑料燃燒時生成鹵化氫,抑製燃燒反應。

鹵係作為阻燃劑,其阻燃效果是很不錯的,但這種含氯、溴的阻燃材料在燃燒時會放出有刺激性和腐蝕性的鹵化氫氣體。

磷化物對聚氨酯起催化裂解作用。通過脫氫和脫水反應,生成炭化了的保護性表麵。

磷係阻燃劑通過固相的成炭和質量保留機理降低熱釋放速率和腐蝕氣體、有毒氣體、煙的釋放量等。

含磷阻燃劑在燃燒時受熱分解,可以生成含磷的含氧酸,這種酸能催化含羥基化合物脫水、炭化,降低重量損失速度和可燃物的生成量,同時還可能有物質生成,是CO和CO2生成量減少。

磷大部分是固態形式留在炭層中,這種炭層可以起到隔熱、隔空氣的作用。

對阻燃劑的主要要求是:能與原料和添加劑混合物相溶;對成型製品的物理性能的影響盡可能小;燃燒是生成極少量低(無)毒性煙霧。在用於聚氨酯泡沫體時,一方麵當在堿性環境中生成泡沫體時它應有足夠的熱穩定性,另一方麵,在著火時通過蒸發和分解作用,應具有活性和有效性;重要的是應有一個佳的價格效率比。

選擇阻燃劑,除了要考慮它對製品的阻燃效果(包括長期阻燃效果,遇火時的煙霧性等),還要考慮加入阻燃劑對發泡工藝的影響,以及對製品物性的影響。

硬質聚氨酯泡沫的阻燃方法主要有三種: (1)在合成過程中添加含氯、溴、磷等元素的化合物, 通常稱為添加型阻燃劑。(2)在原料異氰酸酯或有機多元醇鍵上引入氯、溴、磷、銻等原子,得到本體型阻燃泡沫塑料,稱為反應型阻燃劑。(3)在聚氨酯材料中引入耐熱性高的基團,提高材料

的阻燃性(PIR)。

常用聚氨酯阻燃劑簡介

鹵代磷酸酯:三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)是應用更早、廣也是便宜的添加型阻燃劑;軟泡、硬泡中都能使用;以用於硬泡效果不錯;容易揮發損失、阻燃性較差;如果用量超過15%時,泡沫塑料的物性則有下降現象。

鹵代磷酸酯:三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)添加型阻燃劑,兼具有良好的增塑作用;較多用於PU硬泡及PIR硬泡,也用於PU軟泡;

分子內同時含磷、氯兩種元素,阻燃性能顯著;有增塑、防潮、抗靜電等作用;但磷氯含量比TCEP低,阻燃效果也相對減弱。

阻燃配方中,儲存穩定性是以添加TCPP而非TCEP、DMMP來衡量的。

磷酸酯類阻燃劑:甲基磷酸二甲酯(DMMP)

是一種不含鹵素的低黏度液態添加型阻燃劑;

含磷量高,阻燃性能優良,添加量少,價格低,使用方便,具有降低黏度和阻燃的雙重作用;

分解溫度大於187℃,熱穩定性好;

可用於軟質和硬質PU泡沫,尤其適用於透明或淺色製品及噴塗方麵的應用;

不適合預配在組合料中,建議在發泡生產前添加。

固態阻燃劑有三聚氰胺、三氧化銻(Sb2O3)、氫氧化鋁、硼酸鹽、聚磷酸銨、三(2,3-二溴丙基)異三聚氰胺酯等。

氫氧化鋁粉末是常用的無機添加型阻燃劑。氫氧化鋁中含有大量的結晶水(質量分數可高達34% ),結晶水在泡沫塑料生產過程中很穩定但在泡沫塑料燃燒溫度時將快速分解,吸收燃燒熱,並在火源和泡沫間形成不燃性的屏障, 從而起到阻燃作用。同時,它也是一種煙氣抑製劑。

反應型阻燃劑:是含磷或鹵素的二元醇或多元醇,通過化學鍵將阻燃元素引入聚氨酯結構中來作為(建築)阻燃的一種方法。盡管很難獲得有力的實驗數據,但通常人們認為用這種方法阻燃具有很強的性。雖然反應型的含磷或鹵素的阻燃劑已經出現在市場上,但在硬泡中添加型阻燃劑的使用還是占主要地位。

總的說來,阻燃劑對製品的物性有一定的不良影響,所以一般因盡可能少地使用阻燃劑而達到阻燃效果。液體添加型阻燃劑的加入對發泡工藝的影響不大,但在配方中添加液態阻燃劑,由於阻燃劑的增塑作用,將使得泡沫的硬度降低;如果阻燃劑添加量多,則明顯延緩發泡時間,這些因素在設計配方時需加以考慮。

固態阻燃劑會使泡沫粘度增加,降低了泡沫物料的流動性,添加無機物質對泡沫性能有一定的負麵影響。某些情況不能采用機械發泡工藝。

不同的阻燃元素,不同的阻燃劑複配使用,會產生良好的協同效應。如磷化物與含氮化合物等一起使用,有顯著的協效作用。磷、鹵阻燃劑共同使用時,阻燃效果更佳。 



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