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一种低烟成碳型阻燃剂及其在制备阻燃聚氨酯弹性体中的应用

作者: 来源: 阅读次数: 日期:2023-09-11


聚氨酯弹性体(TPU)是指聚氨酯分子链上含有较多氨基甲酸酯基团的一类弹性体高分子聚合物材料,它具有许多优良特性,如高弹性、耐磨性、耐低温性、耐溶剂性以及良好的电绝缘性等,因而被广泛用于各个行业。但其含氧指数仅在18%左右,属于易燃材料。TPU本身不具备阻燃性能,燃烧时火焰剧烈且伴有浓烈黑烟以及严重的滴流现象。为了使TPU具有良好的阻燃性,通常添加大量的无机阻燃剂或者卤素阻燃剂,虽然提高了TPU阻燃性,但燃烧时仍伴有浓烈黑烟和有毒气体,而有毒气体往往是火灾中致人死亡的一个重要因素,因此改善TPU阻燃性和低烟性,一直是聚氨酯领域十分活跃的研究课题。

目前,国内外对聚氨酯弹性体的阻燃研究十分活跃,主要集中在阻燃剂的选择上。通常可以分为三大类:无机阻燃、卤素阻燃、磷氮协同阻燃。无机阻燃剂主要包括如三氧化二锑、水合氧化铝、氢氧化镁、纳米级镁铝水滑等无机物;卤素阻燃主要包括如溴一氯烷基磷酸双酯、十溴联苯醚等含卤有机物;磷氮协同阻燃主要包括如聚磷酸铵、二乙基次磷酸钠,多聚磷酸铵、9,10二氢9氧杂10磷杂菲10氧化物(DOPO)、三聚氰胺聚磷酸盐及复配的膨胀型阻燃剂(聚磷酸铵,季戊四醇,三聚氰铵)等含磷氮系的有机物。

另外含磷微胶囊化也是一个研究的热门,如中国专利ZL200910144076.0。而磷氮协同阻燃是目前研究中一款环保型阻燃剂,它低烟低毒,且同时具备了阻燃体系中的酸源和气源。酸源即磷,不但可以抑制燃烧过程中的·H,还可以促进成碳,形成碳层保护膜,气源即氮,也可以抑制燃烧过程中的·H,还可以释放出惰性气体阻隔并稀释氧气,降低燃烧速率。但上述的研究中采用无机阻燃剂的方法一般是阻燃剂进行复合混配,对阻燃剂与聚氨酯的相容性考虑不足;而微胶囊化的阻燃和磷氮协同阻燃虽然解决了与聚氨酯的相容性,兼具阻燃剂中的磷源和氮源,但碳源考虑不足。众所周知,成碳是高分子材料阻燃的一个非常重要指标,在燃烧时成碳可以在材料表面形成一层碳化层,碳化层可以阻隔热量的传递、火焰的烧蚀及氧气的浸入使火焰在空气中自熄。同时在受热膨胀过程中还可以有效起到抗滴落的效果。目前的研究中,尚未多见对于磷、氮、碳三元素协同阻燃聚氨酯弹性体的报道

本发明属阻燃聚氨酯弹性体材料技术领域,为解决目前缺乏对于磷、氮、碳三元素协同阻燃聚氨酯弹性体,提供一种低烟成碳型阻燃剂及其在制备阻燃聚氨酯弹性体中的应用。由磷酸、三聚氰胺、尿素、双酚A型环氧树脂E12合成的阻燃剂,调节聚氨酯体系的碳、氧含量而制备的一种低烟复合阻燃型聚氨酯弹性体,燃烧性能满足ISO3402004阻燃标准;减少了因燃烧而对人体及环境造成的危害;不会释放出任何腐蚀性的气体,不会对环境及周围的设备造成不良影响;有优异的成碳性,燃烧时在材料表面迅速形成一层致密的微泡碳层而自熄,不产生融滴现象,有优异的阻燃性能;制备方法、工艺简单、易于操作,实际应用价值高,环境友好,适合工业化大规模生产。



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