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1、2001年第16卷第3期聚氨酯工业2001.Vol.16No.3POLYURETHANEINDUSTRY·21·高阻燃性硬质聚氨酯泡沫塑料胡胜利(公安部天津消防科学研究所300381)摘要:以固体阻燃剂和液态阻燃剂复配使用,制得了氧指数在30以上的高阻燃硬质聚氨酯泡沫3塑料。该材料具有较高的阻燃性、低发烟性以及高耐火隔热性能。一种密度为55kg/m的阻燃硬泡样品,其氧指数42,烟密度98Dm,平均发烟速度11.7Dm/min,拉伸强度251kPa,压缩强度2742kPa,吸水率0.2kg/m,尺寸稳定性1.67%,导热系数0.029W/(m·K)。关键词:阻燃;硬质泡沫塑料;聚氨酯;低发烟性
2、众所周知,由于硬质聚氨酯泡沫塑料(简称PU醇之间的化学反应。为保持制品的各种性能,在反硬泡)具有优良的物理机械性能、电学性能、声学性应物料中需添加多种助剂。由于阻燃剂的添加,对能及耐化学腐蚀性能,并与多种材料具有很强的粘合成反应及制品性能产生了各种各样的影响。因结力,而被广泛用作石油化工管道、冷藏设备、运输此,本工作对各种助剂进行了选择,并确定了其用量[1]设备以及建筑物等的保温隔热材料。但是,未经范围。同样,对阻燃剂进行了大量的筛选,确定了低阻燃处理的PU硬泡的氧指数仅为17左右,属易燃毒、低烟、高效的复合型阻燃剂,复合型阻燃剂由固材料,燃烧过程中放出HCN、CO等有毒气体,给灭体、液体阻
3、燃剂两部分组成,固体阻燃剂为有机(含火及火场逃生都带来很大的困难。国内外已经报道卤、氮)阻燃剂和无机阻燃剂的混合物,液体阻燃剂[6]了多起PU硬泡火灾并造成巨大经济损失和人员伤为含卤、磷有机阻燃剂。经过从100g到3kg的[2]亡的火灾案例。多次发泡试验,最终确定了高阻燃型聚氨酯硬泡的对于PU硬泡材料的火灾危险性,早已引起国配方,配方如下:内外的重视,因此其阻燃技术得到了迅速的发展,人A料(组合聚醚)质量份们开展了大量的工作[3～5]。近十多年来,我国相继聚醚100阻燃剂40～100开发了许多新型阻燃剂,如三氯乙基磷酸酯胺类催化剂2.0～3.0(TCEP)、三(2,3-二溴丙基)三聚氰胺酯(
4、TBC)、甲基有机硅匀泡剂1.5～2.2膦酸二甲酯(DMMP)等含磷、卤的有机阻燃剂,虽然发泡剂15～20可以将PU硬泡的氧指数提高到26左右,但仍与消B料(异氰酸酯)防安全对建筑保温材料的要求存在着一定的差距,PAPI150如目前国内市场上还未见到达到GB8624-1997“建二月桂酸二丁基锡2.5～5.0筑材料燃烧性能分级方法”中关于管道隔热保温用其中,蔗糖聚醚、胺类催化剂、发泡剂(CFC-11)、泡沫塑料燃烧性能分级所规定的氧指数≥32.0的多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI或粗MDI)、二月阻燃等级一级的PU硬泡产品。为此,公安部天津桂酸二丁基锡等原料由天津市聚氨酯泡沫塑料厂提消防科
5、学研究所对PU硬泡的阻燃技术进行了深入供,阻燃剂(由液体阻燃剂、固体阻燃剂组成)自购。的研究,并研制出高阻燃性、低发烟性、耐火隔热性试验步骤:首先将A料混合均匀,再加入B料,能优良的PU硬泡产品。混合料快速、充分搅拌后,倒入预先准备好的模具中,熟化后放置几天,进行各项性能测试。1试验步骤及配比2结果与讨论PU硬泡的合成反应主要是多异氰酸酯与多元·22·聚氨酯工业第16卷2.1阻燃剂添加量对PU硬泡性能的影响变阻燃剂添加量,测得的聚醚与复合阻燃剂混合物为考察添加阻燃剂对A料粘度、泡沫制品氧指(不含发泡剂)在常温下的粘度及泡沫样品氧指数等数的影响,在保持其它原料用量不变的情况下,只改数据见表1。
6、表1阻燃剂用量与粘度、氧指数的关系试样编号No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8阻燃剂质量分数/%19.721.623.526.930.834.337.440.3氧指数(LOI)35.537.038.039.042.043.047.050.0A料粘度/mPa·s75611971476258630486444--泡沫密度/kg·m-342.942.744.256.151.852.258.762.9注:纯聚醚的粘度为985mPa·s;阻燃剂用量是指复合阻燃剂在整个硬泡中的质量分数;氧指数按GB2406“塑料燃烧性能试验方法氧指数法”测试。从表1可以看出,固体阻燃剂的添加
7、使组合聚加搅拌即可搅匀。进行发泡试验时,未出现物料不醚体系的粘度增加,但整体粘度不是很高,操作上是能发泡、发泡过程塌泡等异常现象,也没发现对泡沫可行的。由于体系中添加了固体阻燃剂,某些物质塑料制品的理化性能有不利的影响。聚醚与阻燃剂粒径较大,达到50目左右,因此,该技术不适合于硬的混合物最好现配现用。本工作中固体、液体阻燃质PU喷涂和连续化生产,可用机械混合后浇注。剂的质量比为1∶1,在发泡过程及泡沫放置过程
