聚氨酯中磷系阻燃劑的應用研究
發布者:宏泰基 發布于:2020/8/7 14:40:08 點擊率:2399
隨著工業的全面發展,磷系
阻燃劑得到了廣泛的應用,在工業生產中起到了良好的作用。可以說,聚氨酯材料有著強大的優勢,自身力學性能好,整體耐磨強度大、抗撕裂能力強,在實際應用中占據重要的地位。聚氨酯材料復配、改性是當前重點研究的課題,根據研究的方向不同,全面總結出其優異的性能特點,這種材料穩定性強,自身能夠保持優異性能,同時,各組分性能也能夠在使用過程中達到相互補充、相互關聯的效果,全面實現復合效應。聚氨酯氧指數較低,對氧的敏感較強,通過測算,其指數只是14%~16%,這樣的燃點很容易與空氣發生反應,操作不當則會被點燃,同時,其燃燒速度非常快速、猛烈,很難快速進行撲滅,而在各類生產中,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,全面達到阻燃性能,而磷系阻燃劑與無機化合物阻燃劑是當前最為普遍應用的成分,整體添加量較少、阻燃效果好,在實際應用中起到了重要的作用。以往應用的鹵素阻燃劑,其使用環境要求高,應用時會產生有毒物質,對環境造成嚴重的污染,而通過磷系阻燃劑與無機化合物阻燃劑的使用,則會呈現更加安全可靠的阻燃聚合物,其應用前景更加廣闊。
1、磷系
阻燃劑阻燃機理
聚氨酯的成分主要是碳,這種結構不夠穩定,其有機高分子聚合物泡沫體積非常大、傳熱系數并不高,同時,在空氣中還易發生燃燒的情況,使用過程極其不安全,其燃燒過程中,會不斷向外輻射熱量,使火焰范圍加寬,燃燒過程會對周圍空氣產生污染,釋放大量HCN、CO等有毒物質,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際應用中有著重要的作用,在聚氨酯燃燒時,能夠全面凝聚相和氣相,通過全面的融合,有效發揮出自身的性能優勢,其機理表現,主要從溫度、可燃物、氧氣和自由基鏈式反應等方面進行分析,通過四個燃燒要素的解釋,進一步明確機理。一是磷系化合物很容易出現熱分解,通過一定的時間分解就能夠促使聚氨酯定向產生碳,全面提高焦炭產出比。分解出來的磷酸衍生物吸收聚氨酯燃燒產生出來的部分熱能。二是磷系化合物熱分解進行的過程中,產生水分,進一步降低凝聚相溫度,對可燃氣體和劇毒氰化氫氣體進行稀釋,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生磷酸,通過這層物質,可以形成玻璃態熔融物,這樣,就能夠全面的附著在聚氨酯表皮,使物質阻隔,通過全面的阻隔,對可燃揮發成分進行有效釋放,再繼續加熱后,大部分的水分就會蒸發,產生磷酸脫水偏磷酸聚合反應,偏磷酸起到了強烈的脫水碳化功能。四是磷系化合物熱分解過程中,還能夠有效釋放活性物質,通過物質氣相捕獲聚氨酯氧和氫自由基,使放熱中斷,進一步控制聚氨酯快速燃燒,保證了整體效果。
反應
阻燃劑分布更加均勻,具有一定的優勢,通過反應,能夠保證相容性,解決了物質在反應過程中的不融合,保證了更高的效率的更長阻燃。這種方法成本費用大,生產過程復雜,在市場中的應用并不普遍。一是聚氨酯軟段中結合磷。
聚氨酯軟段在70%時,磷系化合物反應基團就會產生。要想全面達到理想的阻燃效果,就會通過相關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,生成含磷阻燃熱塑性聚氨酯彈性體,那么,我們對測試的結果進行熱重分析,如果磷含量1%時,LOI值38%,殘炭率45.9%。二是聚氨酯硬段中結合磷。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,那么結果分析認為,含磷二醇親水性好,WPU膠膜阻燃性好。
磷化合物是當前應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,才能進一步發揮磷系阻燃劑作用,推動工業生產發展。
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