摘要

綜述了硬泡聚氨酯的燃燒方式和阻燃原理。介紹了阻燃技術(shù)的研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展。硬質(zhì)泡沫塑料是第五大塑料的總稱。是氨基甲酸酯段多元醇與多異氰酸酯反應(yīng)生成的聚合物。聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯產(chǎn)品的一大分支，它占聚氨酯材料總量的20%左右。是近十年來發(fā)展最快的合成材料。它具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能和保溫性能。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有重量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、隔音效果好等特點(diǎn)，在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用，也應(yīng)用于工業(yè)、運(yùn)輸、石油化工管道、航海、軍事等領(lǐng)域。

硬泡聚氨酯 燃燒方式 添加型阻燃劑              

1 RPUF 燃燒方式

1.1 氣相阻燃機(jī)理

我們都知道燃燒需要點(diǎn)火，因此，本文研究了阻燃劑的阻燃機(jī)理。從而進(jìn)一步探討了氣相阻燃機(jī)理。在燃燒過程中，阻燃劑分解生成非可燃?xì)怏w，降低可燃?xì)怏w和氧氣的濃度，從而抑制燃燒。通過阻燃劑的作用，改變了燃燒的熱分解方式，稀釋了分解后的可燃?xì)怏w。

1.2 阻燃機(jī)理凝聚相阻燃

通過阻燃劑的作用，在凝聚相改變纖維大分子鏈的熱裂解歷程，促進(jìn)發(fā)生脫水、縮合、環(huán)化、交聯(lián)等反應(yīng)，增加炭化殘?jiān)?，減少可燃性氣體的產(chǎn)生。通過阻燃劑材料的熱分解和吸熱吸收，降低了材料的表面溫度，減緩或終止了燃燒。阻燃劑組件釋放一層耐火絕緣多孔碳層，覆蓋在燃燒材料的表面，以防止易燃?xì)怏w擴(kuò)散到燃燒材料表面。這樣在燃燒區(qū)，很難將熱量從燃燒區(qū)傳遞到燃燒材料上，從而抑制燃燒。

1.3 中斷熱交換阻燃機(jī)理

中斷熱交換阻燃機(jī)理它是指去除燃燒產(chǎn)生的部分熱量，使材料不能達(dá)到熱分解溫度，使燃燒材料不能繼續(xù)燃燒，從而中斷燃燒。根據(jù)上述機(jī)構(gòu)和應(yīng)用方式，將阻燃劑分為添加劑型和反應(yīng)型。添加的阻燃劑是阻燃劑與聚氨酯材料的物理共混，以達(dá)到阻燃劑的目的。該方法相對(duì)簡單，是最早的阻燃方法。它現(xiàn)在仍然被廣泛使用。添加劑阻燃劑分為無機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑。無機(jī)阻燃劑主要為氫氧化鋁、氧化硅和無機(jī)硅體系。

2 RPUF 常用的添加型阻燃劑

2.1 含磷阻燃劑

常用的含磷阻燃劑為TCPP，三氯異支柱酯（TDCPP）、金屬酸二甲酯（DMMP）、磷酸二甲酯（DMPP）9≤10、二乙基膦酸（DIP）11 等阻燃劑得到了廣泛的應(yīng)用?；鹧孀枞夹Ч?，與聚醚多元醇相容性好，黏度低，抗結(jié)焦性能好。

根據(jù)凝聚相的阻燃機(jī)理，含磷阻燃劑主要為含磷化合物分解成鈣磷，磷酸和聚偏磷酸。黏性液體聚偏磷酸更穩(wěn)定，不揮發(fā)，覆蓋在材料表面以分離氧氣阻止燃燒。同時(shí)，在聚合物表面脫水和碳化，形成碳膜吸收熱量，降低溫度。形式反應(yīng)物的形成也可以降低可燃?xì)怏w的濃度。這幾種阻燃劑中含磷含氮還含有鹵素取代基，使得阻燃劑具有磷光體的雙重協(xié)同效應(yīng)。

2.2 含氮阻燃劑

含氮阻燃劑主要有雙氰胺、三聚氰胺、氰尿酸鹽等。其主要優(yōu)點(diǎn)是無鹵、低毒、低煙、熱光穩(wěn)定、阻燃效果好、價(jià)格低廉。硝基含氮阻燃劑經(jīng)吸熱分解后可分解為NH3、H2NCN、N、NO、CO2、H2O 等不可燃?xì)怏w，一方面可以稀釋濃度。分解氧和聚合物在空氣中的熱分解所產(chǎn)生的可燃物質(zhì)，而阻燃劑則吸收熱量，降低物質(zhì)的表面溫度。分解產(chǎn)生的氮氧化物捕獲自由基，抑制聚合物的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而達(dá)到阻燃劑的目的。三聚氰胺以其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐久性、耐候性和優(yōu)良的阻燃性能得到了廣泛的應(yīng)用，并在歐洲得到了廣泛的應(yīng)用。通過錐形量熱儀等儀器研究三聚氰胺的阻燃機(jī)理。發(fā)現(xiàn)三聚氰胺的阻燃作用主要是通過分解來實(shí)現(xiàn)的。然而，含氮阻燃劑和含磷阻燃劑的效果通常較好。通過對(duì)C酸氰酸支路（MC 作為阻燃劑）對(duì)PUF 性能的影響比較。結(jié)果表明，MC 和MPP 的加入降低了UF 的導(dǎo)熱系數(shù)。機(jī)械專業(yè)添加TH MC 的PUF 比添加MPP.PUF 的性能和熱穩(wěn)定性好，優(yōu)于錐形量熱儀、L0I 和MC 添加到煙氣中的性能和熱穩(wěn)定性。

2.3 膨脹型阻燃劑

膨脹型阻燃劑是近年來發(fā)展迅速的一種新型無鹵阻燃劑，由天然石墨制成。當(dāng)化合物在層間晶格中吸附在200℃以上時(shí)，石材開始廣泛膨脹，并在1100℃時(shí)達(dá)到最大值。最大體積可達(dá)280倍。石墨形態(tài)由片狀轉(zhuǎn)變?yōu)槿湎x狀，形成較厚的孔洞。形成絕緣層和氧氣層。利用這一特性，可以通過在瞬間擴(kuò)大體積來熄滅火焰。然而這種阻燃方式的阻燃效率很低，而且不能與其他阻燃劑一起使用。如果采用EG 和磷酸三乙酯（TEP）作為PUF 的阻燃劑。結(jié)果表明，在系統(tǒng)中添加了15%的分材料的TEP 的氧指數(shù)為33%。通過研究了幾組不同密度的EC/RPUF 復(fù)合材料的阻燃性能，發(fā)現(xiàn)了E 型阻燃劑。當(dāng)EC 含量相隨著密度的增加，火焰延遲性會(huì)更好。還發(fā)現(xiàn)EC 對(duì)RPUF 具有協(xié)同阻燃作用。在固定RPUF 含量的情況下，RPUF 的氧指數(shù)可大大提高。聚氨酯泡沫在外墻外保溫系統(tǒng)中具有優(yōu)異的應(yīng)用性能。作為一個(gè)熱保濕材料，聚氨酯泡沫塑料得到了廣泛的應(yīng)用。而且在建筑能源也領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槠浔氐奶攸c(diǎn)。聚氨酯硬質(zhì)泡沫是建筑保溫工程中最常用的材料。未來節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用前景很廣泛。其根本原因是聚氨酯的優(yōu)異性能。

3 聚氨酯硬泡在外墻外保溫體系中應(yīng)用性能

3.1 聚氨酯硬泡低的導(dǎo)熱系數(shù)

聚氨酯泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)很低，是目前工程中常用的一種保溫材料(如導(dǎo)熱系數(shù))。其導(dǎo)熱系數(shù)為0.024W/m。如減薄后，建筑物重量減少，居住面積增加3.2%。硬泡聚氨酯是一種新型的聚氨酯泡沫材料。耐火和耐高溫。具有良好的耐火性和耐熱性。

3.2 聚氨酯硬泡具有良好的防火耐溫性能，是種比較安全的保溫材料

通過調(diào)整配方，聚氨酯硬質(zhì)泡沫能滿足高耐火材料的要求。硬質(zhì)泡沫可長期經(jīng)受40℃～90℃試驗(yàn)。在120℃～150℃時(shí)，聚氨酯改性聚異氰酸酯泡沫塑料可長期使用。起泡點(diǎn)聚氨酯硬質(zhì)泡沫比木材高。雖然剛性泡沫是聚合物，但它是一種惰性燃燒的熱固性材料，不產(chǎn)生可燃材料，形成了一層保護(hù)層。這一特點(diǎn)有效地抑制了熔化導(dǎo)致火災(zāi)蔓延的風(fēng)險(xiǎn)。聚氮酯硬質(zhì)氣泡能抵抗濺火星和輻射熱。金屬板、纖維水泥是以無機(jī)物如紙板、石膏板或聚酯絕緣墻、聚氨酯芯復(fù)合板的主要材料。水泥體系覆蓋材料通過防止氧氣進(jìn)入平板或增加主絕緣層與泡沫芯材料之間的接觸來提高其阻燃性能。聚苯乙烯泡沫塑料是熱塑性材料。在火災(zāi)中的表現(xiàn)要差得多，當(dāng)著火的時(shí)候，熱液流動(dòng)會(huì)使火擴(kuò)散得更遠(yuǎn)，這就加重了火災(zāi)的災(zāi)情。

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4 結(jié)語

硬泡聚氨酯在外墻保濕系統(tǒng)和硬泡聚氨酯中的應(yīng)用及其與絕熱層的關(guān)系及聚氨酯硬質(zhì)泡沫在我國外墻保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用分析。硬泡聚氨酯阻燃技術(shù)有很多種。它們分別添加阻燃劑和無機(jī)填料。硬泡聚氨酯聚酯通過提高大分子的交聯(lián)度，當(dāng)阻燃劑被引入聚氨酯大分子時(shí)，增加聚氨酯大分子中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的比例，可以提高聚氨酯大分子的性能。指出聚氨酯硬質(zhì)泡沫板是主要的產(chǎn)品，還介紹了聚氨酯硬質(zhì)泡沫外墻保溫系統(tǒng)的發(fā)展前景。