無(wú)鹵阻燃水性聚氨酯的研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)以水為分散介質(zhì)具有氣味小、不污染環(huán)境、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，隨著環(huán)境保護(hù)法規(guī)的不斷完善，水性聚氨酯的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用越來(lái)越受到重視。水性聚氨酯材料在使用過(guò)程中易發(fā)生火災(zāi)，容易造成重大的人員傷亡事故。因此有必要對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行阻燃處理，阻燃水性聚氨酯是水性聚氨酯功能化的重要方向之一。
　　 在人們對(duì)環(huán)保越來(lái)越重視的今天，鹵系阻燃劑由于不符合環(huán)境保護(hù)的要求，在著火時(shí)，能放出使人窒息死亡的毒氣，正逐步被取代。在尋求環(huán)保、安全阻燃劑

2、的形勢(shì)下，磷系阻燃劑、硅系阻燃劑作為無(wú)鹵阻燃劑的重要品種，有效地克服了鹵系阻燃劑的缺點(diǎn)，引起了人們的普遍關(guān)注。本文選用分子中含磷元素(P)的反應(yīng)型阻燃劑[(雙(2-羥乙基)氨基)甲基]磷酸二乙酯(FRC-6)、含硅元素(Si)的無(wú)機(jī)添加型阻燃劑納米硅溶膠(SRJ)以及將這兩種阻燃劑復(fù)配以達(dá)到協(xié)同阻燃目的三種方式來(lái)制備阻燃水性聚氨酯。
　　 本文以聚醚(N-210)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDD、FRC-6、一縮二乙二醇(EX)、

3、二羥甲基丙酸(DMPA)、3-(2-氨乙基)氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)為主要原料合成了系列有機(jī)磷阻燃改性的水性聚氨酯。通過(guò)紅外、吸水率、熱分析(TGA)、極限氧指數(shù)(LOD、微型燃燒量熱(MCC)等測(cè)試研究了阻燃劑FRC-6的加入對(duì)聚氨酯(PU)耐水性、熱性能、阻燃性能的影響。研究表明，F(xiàn)RC-6的加入使得聚氨酯的耐水性下降，起始熱分解溫度降低，但是熱分解速率也降低，殘?zhí)柯试黾?，?dāng)P元素在聚氨酯預(yù)聚體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.31％

4、時(shí)，氧指數(shù)為28％，聚氨酯材料由易燃變?yōu)殡y燃，阻燃性能得到很大提高，垂直燃燒測(cè)試顯示PU的阻燃性能已達(dá)到UL-94V-2級(jí)。有機(jī)磷化合物主要是通過(guò)凝聚相阻燃機(jī)理發(fā)揮阻燃作用，聚合物首先要達(dá)到一定的溫度才能燃燒，在這個(gè)受熱過(guò)程中，聚合物中的C-P鍵由于鍵能較低而斷裂，然后含P基團(tuán)首先與氧氣作用生成磷酸，磷酸脫水生成偏磷酸，偏磷酸不穩(wěn)定，最后會(huì)聚合成為穩(wěn)定的聚偏磷酸。它作為一種凝聚相，主要在以下兩方面起阻燃作用：一方面，聚偏磷酸以一層類似玻

5、璃膜的形式覆蓋在聚合物的表面，因?yàn)楦艚^了外界空氣從而阻止了燃燒；另一方面，聚偏磷酸作為一種強(qiáng)酸，具有很強(qiáng)的脫水能力而且具備奪取聚合物酯鏈中的氧的能力，能夠促進(jìn)聚合物脫水炭化產(chǎn)生炭化層，減少或阻止了可燃性氣體的產(chǎn)生，從而起到阻燃作用。
　　 采用機(jī)械分散的方式將納米硅溶膠(SiO2的水溶液)按計(jì)量加入到水性聚氨酯乳液中，得到一系列硅溶膠改性的WPU乳液。并對(duì)改性后的水性聚氨酯進(jìn)行紅外、吸水率、硬度、力學(xué)性能、熱分析、氧指數(shù)等測(cè)試，

6、表征其結(jié)構(gòu)，同時(shí)研究了硅溶膠的加入對(duì)水性聚氨酯耐水性、熱性能及阻燃性能的影響。測(cè)試結(jié)果表明，無(wú)機(jī)阻燃劑硅溶膠的加入，提高了材料的耐水性、硬度、力學(xué)性能，同時(shí)材料的耐熱性能也得到很大提高，氧指數(shù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Si元素在聚氨酯預(yù)聚體中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.41％時(shí)，其氧指數(shù)為26％。
　　 在合成出的有機(jī)磷阻燃改性的水性聚氨酯乳液中按計(jì)量加入納米硅溶膠，制備出磷/硅(P/Si)協(xié)同阻燃改性的水性聚氨酯，測(cè)試了聚氨酯的阻燃和熱穩(wěn)定性，并通過(guò)傅立