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聚氨酯中磷系阻燃劑的應(yīng)用研究
發(fā)布者:宏泰基  發(fā)布于:2020/8/7 14:40:08  點(diǎn)擊率:2977
    隨著工業(yè)的全面發(fā)展,磷系阻燃劑得到了廣泛的應(yīng)用,在工業(yè)生產(chǎn)中起到了良好的作用。可以說,聚氨酯材料有著強(qiáng)大的優(yōu)勢,自身力學(xué)性能好,整體耐磨強(qiáng)度大、抗撕裂能力強(qiáng),在實(shí)際應(yīng)用中占據(jù)重要的地位。聚氨酯材料復(fù)配、改性是當(dāng)前重點(diǎn)研究的課題,根據(jù)研究的方向不同,全面總結(jié)出其優(yōu)異的性能特點(diǎn),這種材料穩(wěn)定性強(qiáng),自身能夠保持優(yōu)異性能,同時(shí),各組分性能也能夠在使用過程中達(dá)到相互補(bǔ)充、相互關(guān)聯(lián)的效果,全面實(shí)現(xiàn)復(fù)合效應(yīng)。聚氨酯氧指數(shù)較低,對氧的敏感較強(qiáng),通過測算,其指數(shù)只是14%~16%,這樣的燃點(diǎn)很容易與空氣發(fā)生反應(yīng),操作不當(dāng)則會(huì)被點(diǎn)燃,同時(shí),其燃燒速度非常快速、猛烈,很難快速進(jìn)行撲滅,而在各類生產(chǎn)中,需要使用不同的聚氨酯,為了全面保證安全,就需要在使用過程中做好安全性處理,全面達(dá)到阻燃性能,而磷系阻燃劑與無機(jī)化合物阻燃劑是當(dāng)前最為普遍應(yīng)用的成分,整體添加量較少、阻燃效果好,在實(shí)際應(yīng)用中起到了重要的作用。以往應(yīng)用的鹵素阻燃劑,其使用環(huán)境要求高,應(yīng)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì),對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,而通過磷系阻燃劑與無機(jī)化合物阻燃劑的使用,則會(huì)呈現(xiàn)更加安全可靠的阻燃聚合物,其應(yīng)用前景更加廣闊。
    1、磷系阻燃劑阻燃機(jī)理
    聚氨酯的成分主要是碳,這種結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定,其有機(jī)高分子聚合物泡沫體積非常大、傳熱系數(shù)并不高,同時(shí),在空氣中還易發(fā)生燃燒的情況,使用過程極其不安全,其燃燒過程中,會(huì)不斷向外輻射熱量,使火焰范圍加寬,燃燒過程會(huì)對周圍空氣產(chǎn)生污染,釋放大量HCN、CO等有毒物質(zhì),在使用中整體效果并不好。磷系化合物的使用,全面提高了整體性能,作為高效阻燃劑在實(shí)際應(yīng)用中有著重要的作用,在聚氨酯燃燒時(shí),能夠全面凝聚相和氣相,通過全面的融合,有效發(fā)揮出自身的性能優(yōu)勢,其機(jī)理表現(xiàn),主要從溫度、可燃物、氧氣和自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)等方面進(jìn)行分析,通過四個(gè)燃燒要素的解釋,進(jìn)一步明確機(jī)理。一是磷系化合物很容易出現(xiàn)熱分解,通過一定的時(shí)間分解就能夠促使聚氨酯定向產(chǎn)生碳,全面提高焦炭產(chǎn)出比。分解出來的磷酸衍生物吸收聚氨酯燃燒產(chǎn)生出來的部分熱能。二是磷系化合物熱分解進(jìn)行的過程中,產(chǎn)生水分,進(jìn)一步降低凝聚相溫度,對可燃?xì)怏w和劇毒氰化氫氣體進(jìn)行稀釋,確保整體濃度下降到一定安全水平。三是磷系化合物熱分解可以產(chǎn)生磷酸,通過這層物質(zhì),可以形成玻璃態(tài)熔融物,這樣,就能夠全面的附著在聚氨酯表皮,使物質(zhì)阻隔,通過全面的阻隔,對可燃揮發(fā)成分進(jìn)行有效釋放,再繼續(xù)加熱后,大部分的水分就會(huì)蒸發(fā),產(chǎn)生磷酸脫水偏磷酸聚合反應(yīng),偏磷酸起到了強(qiáng)烈的脫水碳化功能。四是磷系化合物熱分解過程中,還能夠有效釋放活性物質(zhì),通過物質(zhì)氣相捕獲聚氨酯氧和氫自由基,使放熱中斷,進(jìn)一步控制聚氨酯快速燃燒,保證了整體效果。
    反應(yīng)阻燃劑分布更加均勻,具有一定的優(yōu)勢,通過反應(yīng),能夠保證相容性,解決了物質(zhì)在反應(yīng)過程中的不融合,保證了更高的效率的更長阻燃。這種方法成本費(fèi)用大,生產(chǎn)過程復(fù)雜,在市場中的應(yīng)用并不普遍。一是聚氨酯軟段中結(jié)合磷。
    聚氨酯軟段在70%時(shí),磷系化合物反應(yīng)基團(tuán)就會(huì)產(chǎn)生。要想全面達(dá)到理想的阻燃效果,就會(huì)通過相關(guān)的操作做好含磷片段聚合作用釋放,保證接枝軟段聚氨酯擁有量更多,確保磷元素完整性。使用9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物合成含磷中間體,再和二元酸醇縮聚,形成反應(yīng),生成含磷阻燃熱塑性聚氨酯彈性體,那么,我們對測試的結(jié)果進(jìn)行熱重分析,如果磷含量1%時(shí),LOI值38%,殘?zhí)柯?5.9%。二是聚氨酯硬段中結(jié)合磷。甲基膦酸二甲酯和1,4-丁二醇(BDO)合成含磷二醇,制備含磷水性聚氨酯(WPU)液,那么結(jié)果分析認(rèn)為,含磷二醇親水性好,WPU膠膜阻燃性好。

    磷化合物是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的聚氨酯阻燃劑,在使用過程中,全面顯示自身的優(yōu)勢,不論是使用還是操作,均有著的效果,能夠全面取代無鹵添加劑。只有全面解決酸性侵蝕、化合物羥基化、致癌因素等問題,才能進(jìn)一步發(fā)揮磷系阻燃劑作用,推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。

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