反应型阻燃剂

常治辉 原创 | 2017-06-23 19:03 | 收藏 | 投票

反应型阻燃剂是指在聚合物骨架中引入具有阻燃作用的元素或者化合物,使基体本身含有阻燃成分。该阻燃剂的阻燃作用持久,热稳定性良好,而且可有效减小对材料自身其它性质(如力学性能、阻隔性能等)的影响。PUF常用的反应型阻燃剂是指含有磷、硅或氮等元素的多元醇或异氰酸酯等。
如以磷酸酯类多元醇为基础制备的阻燃型聚氨酯泡沫材料显示出良好的阻燃性能。磷酸酯主要是以五氧化二磷、磷酸、四羟甲基氯化磷、三氯氧磷等和乙二醇、甘油等多羟基化合物反应,最后再与氧化丙烯或环氧氯丙烷反应制备含磷元素的聚醚多元醇。Mequanint等合成了具有交联结构的磷酸盐-聚氨酯聚合物,该聚合物热分解后具有高的残炭率,有利于阻止聚合物燃烧时释放更多的可燃性气体,最终起到阻止燃烧的作用。与此同时,随着该聚合物中含磷量的增加,燃烧基体表面会形成更多的炭化隔离层。Lyon等证明高的残炭率有利于提高聚合物阻燃性能。Yanchuk等制备了一系列乙烯基二磷酸酯盐,并将其与异氰酸酯共聚来改善PUF的阻燃性能。研究发现:随磷酸盐含量的增加,PUF的点火时间明显延长,离开火源即可熄灭。在硅系阻燃剂中,有研究报道将有机硅氧烷引入到聚醚多元醇结构中合成有机硅多元醇树脂,再将该多元醇和具有三聚作用的异氰酸酯反应,可制备出体型网状结构的含芳杂环的有机硅氧烷接枝聚氨酯。此法制备的聚氨酯泡沫材料的极限氧指数达到26%以上,且燃烧时发烟量低。而且有机硅接枝的聚氨酯泡沫塑料的弹性和耐高温性都比较好。另外,研究发现在聚醚多元醇分子结构中引入芳香族或者杂环系结构可以制备出具有良耐燃性、尺寸稳定性、压缩强度和耐热性的聚氨酯泡沫塑料。Wooler等用甲醛与尿素在一定的pH值条件下反应生成的氨基树脂来改性聚醚多元醇,再和多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)作用制备阻燃性能优异的泡沫材料。Godoy等将三聚氰胺(MA)接枝在聚醚链段上后,由于MA含氮量非常高,阻燃性和耐热性能很好。从而可制备具有良好阻燃性和耐热性的聚氨酯泡沫材料。也有研究报道[用酚醛树脂对聚氨酯泡沫改性以提高其阻燃性能。用乙酰化线性酚醛树脂类多元醇和聚异氰酸酯在发泡剂存在下制得的聚氨酯泡沫材料具有良好的阻燃性和尺寸、外观稳定性。有研究报道用线性酚醛树脂上的羟基与环氧丙烷或环氧乙烷反应合成的多元醇来制备聚氨酯泡沫,此种方法制备的聚氨酯泡沫具有较高的阻燃性能,而且燃烧时产烟量小,烟密度相对较小。
另外,也有用无机粒子基团改性聚氨酯基体以达到改善材料热稳定性和提高阻燃性的目的。Mohajeri等研究制备了一系列聚氨酯与二茂铁共聚物,其显示出良好的阻燃性能和热稳定性。测试结果显示:二茂铁可使聚氨酯的最大燃烧热释放速率降低40%~80%,且其有助于提高残炭率和降低烟释放量。二茂铁和硅化合物对聚氨酯阻燃有协同增效作用,可使聚氨酯的最大热释放速率降低为未改性的80%,最低的燃烧速率仅为596 kW/(m2·h)。当二茂铁和磷系化合物共同阻燃聚氨酯时,其阻燃效果不是很明显,最大热释放速率降低了60 %。

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