聚氨酯材料的阻燃技术研究

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摘要：作为高分子材料――聚氨酯，其在工业、农业、建筑、军事等领域广泛应用，其材料的阻燃性能受到社会各界的广泛关注。接下来，本文将深入探究聚氨酯材料的阻燃技术，旨在为一线工作提供理论指导。

与其他高分子材料相同，没有经过处理的聚氨酯，能在空气中燃烧，其极限氧指数为18.随聚氨酯材料的广泛应用，其火灾发生事故也较为频繁，聚氨酯材料的阻燃技术与安全性能越来越重要。

1.聚氨酯阻燃类型分析

现阶段，聚氨酯材料广泛应用，全球各大公司积极发展聚氨酯材料，各种新产品纷纷涌现。聚氨酯材料制备，具有良好的耐寒、耐热、隔油等性能，是保温、防震中不可或缺的原材料，在家电业、汽车工业中广泛应用。

1.1.现阶段，高分子材料主要通过以下方式获得阻燃性能

1.1.1.抑制降解与氧化技术

1.1.2.催化阻燃技术

1.1.3.消烟技术

1.1.4.冷却降温技术

1.1.5.接枝与交联改性

1.1.6.隔热碳化技术

1.2.聚氨酯阻燃方式可分为三种类型

1.2.1.在聚氨酯合成过程中，添加磷、溴、氯等元素，这种叫作添加型阻燃剂。

1.2.2.在有机多元醇或原料异氰酸酯上添加磷、溴、氯等元素，进一步获得本体阻燃泡沫，这种叫作反应型阻燃剂。

1.2.3.在聚氨酯材料中，积极加入耐热高基团，进一步提升材料阻燃性能。

2.聚氨酯阻燃机理探究

与其他塑料阻燃原理相似，聚氨酯材料通过使用阻燃剂，能有效提升自身分子的耐燃性能，进一步阻止其燃烧或者减缓其燃烧速度。如果使用阻燃剂，在塑料与火接触时，不会快速燃烧，一旦离开火源，就能迅速熄灭。

从整体上说，阻燃剂的作用机理非常复杂。但是，从根本上来说，阻燃剂就是通过某种方式达到阻止或切断燃烧的目的。本文从以下方面探究阻燃剂作用机理：

2.1.阻燃剂产物自身的脱水功效，使有机物进一步炭化，进而生成单质碳，在炭黑皮膜的影响下，很难引起火焰燃烧，起到阻燃效果。

2.2.阻燃剂分解，进一步在树脂表面覆盖一层保护膜，将空气隔离，产生阻燃效果。

2.3.阻燃剂分解成为HO，如果自由基连锁被切断，就会达到熄火目的。通过加入某些化学元素，能改变材料的分解速率。阻燃剂能进一步分解成为各种游离基，游离基会与分解物发生化学作用，降低燃烧能量。

2.4.阻燃剂能够分散或吸收燃烧热，进而减低聚合物自身温度，有效缓解燃烧与分解。

2.5.阻燃剂能够分解出氮气、氨气、二氧化然、氯化氢、水等不可燃气体，将燃烧区域的氧气与可燃性其他浓度冲淡，进而达到阻燃效果，其中，氮气的阻燃效果最好。

2.6.协同作用，大量实践证实，某些材料如果单独使用，其阻燃效果不理想。然是，多种材料协同运用，就会大幅度提升其阻燃效果。在含氮与含磷体系中，也会发生氮磷协同作用，进一步提升阻燃效果。从根本上来说，使用阻燃就就是通过中断热交换方式、凝聚相或气相阻燃方式实现的，上述方式共同组合成为一种复杂的阻燃过程。

3.聚氨酯材料的阻燃技术

3.1.添加型阻燃

添加型阻燃剂是通过直接添加阻燃剂这种物理方式，在聚氨酯基体中分散。一般将阻燃剂分为无机与有机两种，无机添加剂主要包括硼酸盐、磷酸铵、氢氧化铝等，有机添加剂主要包括氯化石蜡、磷酸酯等。无机阻燃剂具有高效、低烟、无毒等特性，对环境影响比较小。这种阻燃剂多为固体阻燃剂。我国现阶段88%的阻燃剂含卤，对于无机阻燃剂的应用比较小。这主要是因为，与固态阻燃剂相比，液体阻燃剂对聚氨酯性能影响比较小。在添加型阻燃剂应用过程中，不可避免的存在一定问题。在高分子基体中，阻燃剂的界面性、相容性等问题。同时，阻燃剂的应用量，也会影响材料性能。阻燃剂的用量以及种类不同，其对于聚氨酯材料密度与阻燃性影响也不相同。现阶段市场上应用最广泛的还是卤化或者含磷添加剂，这种添加剂虽然阻燃效果好、价格低廉，但是，在实际使用过程中，会散发有害气体，造成人体损伤。

3.2.反应型阻燃

反应型阻燃指的是在异氰脲酸酯或聚醚多元醇分子中添加阻燃元素，从而，使得聚氨酯材料含有较多的阻燃元素，进一步起到阻燃效果。西方等国家研究人员，将二溴与三溴取代新戊醇这两种物质作为阻燃剂，将他们积极引入氨基甲酸酯当中，相比于无阻燃聚氨酯，其产物具有更加紧凑的结构，能够进一步延迟点燃塑料的时间。研究人员还将2-丙烷醇与3氯-1引导聚合物主链上面，通过这种方式延缓了聚氨酯固化时间。与此同时，其产生的结晶水与二氧化碳通过稀释与冷却作用，使聚合物远离火焰区，进一步将热能切断。从整体上来说，反应型阻燃剂具有毒性小、稳定性高等优势，而且，其对高聚物的影响程度很小，是一种比较满意的阻燃剂。但是，反应型阻燃及的加工工艺与操作工艺很复杂，其在实际的应用中尚未普遍。

3.3.提高分子耐热性能

材料分子结构与材料燃烧能力两者之间有非常密切的关系。大量研究资料证实，如果分子结构中有卤素和芳杂环，那么，其氧指数就会升高。比如说，聚乙烯氧指数为17.4，基酰亚胺氧指数为42.0，聚四乙烯氧指数为95.0.结合这一研究结果，可以在分子中通过添加基团方式，提高分子耐热性能。也就是说，在不改变聚氨酯各项性能前提下，积极引进芳杂环与基团，全面提高其耐热性能。异氰脲酸酯发烟量小、阻燃性能高、成本比较低，已经在西方等国家获得了成功，并已经开始生产大规模的异氰脲酸酯泡沫。无卤化是人们一直以来的追寻目标，但是，卤阻燃材料有着自身优势，而且，其在阻燃领域中的重要位置，因此，在较长的一段历史阶段中，卤性材料的应用价值依旧比较广泛。

4.结语

综上所述，本文针对聚氨酯阻燃类型、阻燃机理开始入手分析，从三个方面添加型阻燃，反应型阻燃，提高分子耐热性能，详细探究了聚氨酯材料的阻燃技术，随着聚氨酯材料应用范围的不断扩大，对其阻燃性能要求将会大幅度提升。

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