摘要
概述了聚氨酯泡沫的燃燒過程及其燃燒的3個階段,分析了聚氨酯泡沫燃燒的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和阻燃劑的阻燃機(jī)理,闡述了鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硼系阻燃劑、填充型阻燃劑和可膨脹型阻燃劑的特點并比較其實際應(yīng)用情況。綜述了近幾年國內(nèi)外學(xué)者在聚氨酯阻燃技術(shù)上的研究進(jìn)展,并對聚氨酯泡沫的阻燃研究和發(fā)展趨勢作出了展望,指出一方面可對無機(jī)添加型阻燃劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性,提高微膠囊化和表面改性后的阻燃劑微粒的產(chǎn)率,進(jìn)一步改善阻燃劑微粒在泡沫中的分布;另一方面研究阻燃劑復(fù)配后的協(xié)效作用機(jī)理。
聚氨酯泡沫(PUF)的阻燃主要是通過引入阻燃組分實現(xiàn)的,引入阻燃組分的形式主要有兩種:一種是結(jié)構(gòu)型阻燃技術(shù),添加的阻燃組分稱為結(jié)構(gòu)型阻燃劑。將結(jié)構(gòu)型阻燃劑(如異氰尿酸酯或碳化二亞胺等)直接接枝在反應(yīng)原料(如多元醇或異氰酸酯)上,制備泡沫材料。另一種是添加型阻燃技術(shù),添加的阻燃組分稱為添加型阻燃劑。這種阻燃劑可以是不具有反應(yīng)活性但有阻燃作用的物質(zhì),將其均勻分散在PUF基體中阻止燃燒發(fā)生,也可以是在原料中添加含氯、溴、磷等阻燃元素的物質(zhì),部分或全部參與燃燒,生成的物質(zhì)起到阻燃作用。本文主要綜述了國內(nèi)外PUF阻燃技術(shù)的研究進(jìn)展。
PUF的燃燒
PUF的燃燒可以分為3個階段。第1階段為熱量積蓄:由于PUF的導(dǎo)熱系數(shù)較低,一旦受熱便會迅速升溫。第2階段為熱分解與燃燒:當(dāng)溫度上升到PUF的分解溫度時,材料就會降解和分解產(chǎn)生大量的可燃?xì)怏w,可燃?xì)怏w與氧氣接觸發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而燃燒。第3階段為熱傳遞與火焰蔓延:燃燒產(chǎn)生的大量熱量,持續(xù)傳導(dǎo)到鄰近區(qū)域,使火焰蔓延并持續(xù)燃燒。
PUF燃燒的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理是自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),鏈引發(fā)反應(yīng)見式(1)或式(2)。
RH→RH· (1)
RH→R·+H· (2)
鏈增長反應(yīng)見式(3)~式(4)。
R·+O2→ROO· (3)
RH +ROO·→ROOH+R· (4)
鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)見式(5)~式(6)。
ROOH→RO·+·OH (5)
2ROOH→ROO·+RO +H2O (6)
鏈終止反應(yīng)見式(7)~式(10)。
2R→R—R (7)
R·+·OH→ROH (8)
2RO·→ROOR (9)
2ROO·→ROOR+O2 (10)