磷氮協(xié)同阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制備.pdf

1、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(RPUF)具有相對小的密度、較高的強(qiáng)度、較低的導(dǎo)熱系數(shù)、較好的隔音抗震效果、穩(wěn)定的尺寸、較好的抗凍耐久等特點(diǎn)，在建筑工程、節(jié)能保溫等范圍的應(yīng)用越發(fā)普遍。但是，未經(jīng)阻燃改性處理的RPUF極易燃燒，其應(yīng)用受到了很大地制約。在燃燒過程中，鹵素阻燃劑分解產(chǎn)生的氣體具有毒性，因此其已經(jīng)在很多領(lǐng)域被限制使用。傳統(tǒng)添加型的阻燃技術(shù)，需要的添加量較大，且容易遷出，還會降低RPUF的力學(xué)性能。因此，無鹵反應(yīng)型阻燃技術(shù)成為研究探索RPU

2、F阻燃改性的重要熱點(diǎn)之一。
　　本研究以甲醛和三聚氰胺為原料合成具有三嗪環(huán)構(gòu)造的含氮多元醇(N-polyol)，再將其與亞磷酸二乙酯發(fā)生Atherton-Todd反應(yīng)生成磷氮協(xié)同阻燃多元醇(P-N-polyol)，將其代替或部分代替普通多元醇，制得磷氮協(xié)同阻燃型的RPUF，探究P-N-polyol含量對RPUF的阻燃、熱穩(wěn)定、力學(xué)強(qiáng)度等關(guān)鍵性能的影響。具體的工作內(nèi)容如下:
　　1.將甲醛和三聚氰胺混合，控制pH值和溫度，使縮

3、聚反應(yīng)合成出六羥甲基三聚氰胺(HMM)，進(jìn)一步將其與1，2-丙二醇脫水醚化在催化劑作用下制備出N-polyol。以核磁共振波譜(1H NMR)、紅外光譜(IR)對產(chǎn)物進(jìn)行測試表征，鑒定產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
　　2.將N-polyol和亞磷酸二乙酯(DEP)混合發(fā)生Atherton-Todd反應(yīng)，使亞磷酸二乙酯分子中的P-H鍵和N-polyol的不飽和雙鍵加成，在N-polyol中引入了磷元素，制備出P-N-polyol。以1H NMR

4、、31p NMR、IR等對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)單元組成進(jìn)行表征，明確產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。改變DEP和N-polyol的投料比(DEP/N-polyol)，可以制備出多種官能度(1～5)磷、氮含量的P-N-polyol。綜合考慮粘度、羥值、磷氮含量比例及異氰酸酯本身含N元素等4個方面因素，調(diào)控阻燃多元醇中P或N的含量，投料比=3∶1時最宜，此時體系中P、N含量相對較高（P含量為8.8％，N含量7.9％），體系的羥值、粘度更適合制備RPUF。
　　3

5、.使用P-N-polyol取代或部分取代普通聚醚多元醇，與異氰酸酯、發(fā)泡劑、水、催化劑、泡沫穩(wěn)定劑等混合進(jìn)行發(fā)泡，制備出5種P-N-polyol含量的磷氮協(xié)同阻燃型RPUF，對比分析P-N-polyol含量對RPUF的各種性能的影響。阻燃測試分析表明，P-N-polyol可以明顯提高RPUF的阻燃性能，當(dāng)P-N-polyol含量升高時，燃燒成炭速率提高，燃燒變形減小，其極限氧指數(shù)(LOI)最高為32;煙密度試驗(yàn)測試表明，P-N-poly

6、ol具有明顯的抑煙作用，當(dāng)P-N-polyol含量為75 w％時，材料的煙密度等級最低，為39.5％;熱重分析方法(TG)測試結(jié)果表明，P-N-polyol可以顯著降低硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料分解速率，提高殘?zhí)柯?，?dāng)P-N-polyol含量為100wt％時，在800℃殘?zhí)柯首罡?，?5.6％（普通硬質(zhì)聚氨酯殘?zhí)柯蕛H為16.8％），初始分解溫度為249.5℃，最大分解溫度為331.5℃;力學(xué)強(qiáng)度測試表明，一定含量的P-N-polyol可以改善R