無(wú)鹵阻燃劑的合成及其在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中的應(yīng)用.pdf

1、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(RPUF)因其優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于建筑、管道、冷藏等領(lǐng)域。但是RPUF的易燃性給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅，很大程度的限制了其廣泛應(yīng)用。因此，對(duì)RPUF進(jìn)行阻燃處理具有極其重要的意義。目前常用于阻燃RPUF的鹵系阻燃劑具有阻燃效率高的優(yōu)點(diǎn)，但其存在潛在毒性和環(huán)境問(wèn)題，且燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，因此，無(wú)鹵化已成為近年來(lái)阻燃RPUF的必然趨勢(shì)。
　　本文以亞磷酸二甲酯、四氯化碳、二乙胺、正丁胺、環(huán)

2、己胺為原料，合成了不同結(jié)構(gòu)的磷酰胺類(lèi)阻燃劑二甲基-N，N-二乙基磷酰胺(DMDEPR)、二甲基-N-丁基膦酰胺(DMBPR)和二甲基-N-環(huán)己基磷酰胺(DMCHPR)。通過(guò)紅外光譜、核磁共振氫譜、質(zhì)譜和熱重表征了它們的結(jié)構(gòu)及熱性能?？疾炝怂鼈儗?duì)RPUF泡孔結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和阻燃性能的影響，并對(duì)阻燃機(jī)理進(jìn)行了探究。研究表明，它們和RPUF相容性較好，對(duì)力學(xué)性能影響不大。三種磷酰胺類(lèi)阻燃劑對(duì)RPUF的熱穩(wěn)定性和阻燃性均有提高，效果均

3、優(yōu)于商用阻燃劑磷酸三(2-氯丙基)酯，其中具有叔酰胺結(jié)構(gòu)的DMDEPR阻燃的RPUF熱穩(wěn)定性最好，阻燃效果也最佳，700℃時(shí)，10％DMDEPR/RPUF的殘?zhí)苛窟_(dá)25.2%，20%DMDEPR/RPUF氧指數(shù)達(dá)23.4%，水平燃燒速率為101.4mm/min。質(zhì)譜、熱重和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析表明，三種磷酰胺類(lèi)阻燃劑兼具凝聚相和氣相阻燃機(jī)理。
　　以3-氨丙基三乙氧基硅烷、亞磷酸二甲酯、四氯化碳為原料進(jìn)一步引入硅元素，制備新型含硅、

4、磷、氮三種阻燃元素的阻燃劑二甲基-N-(三乙氧基-硅丙基)磷酰胺(DMTPR)，通過(guò)對(duì)紅外光譜、核磁共振氫譜和磷譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，熱重分析表明其具有優(yōu)良的成炭性能。考察了DMTPR對(duì)RPUF泡孔結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和阻燃性能的影響，并探究其阻燃機(jī)理，研究表明，DMTPR的加入破壞了泡孔結(jié)構(gòu)，隨著DMTPR添加量的增加，DMTPR阻燃RPUF的壓縮強(qiáng)度逐漸下降。20%DMTPR/RPUF表現(xiàn)出優(yōu)良的成炭性能，700℃時(shí)的殘?zhí)苛窟_(dá)3

5、0.0%，20%DMTPR/RPUF的氧指數(shù)達(dá)到24.9%，水平燃燒等級(jí)達(dá)到HB75級(jí)。熱重和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析表明，20%DMTPR/RPUF燃燒后生成的致密炭層具有了隔熱隔氣的作用，有利于提高RPUF的阻燃性能。
　　從有機(jī)-無(wú)機(jī)協(xié)效阻燃出發(fā)，以阻燃劑DMTPR作為有機(jī)改性劑來(lái)制備改性蒙脫土(D-MMT)，利用紅外光譜、X-射線衍射和熱重表征了其結(jié)構(gòu)，改性后的蒙脫土層間距增大，DMTPR的接枝率為11.9%。考察了D-MMT對(duì)

6、RPUF泡孔結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和阻燃性能的影響，并探究其阻燃機(jī)理。結(jié)果表明，D-MMT對(duì)泡孔起到增強(qiáng)的作用，因此泡沫的壓縮強(qiáng)度得以提升。D-MMT能賦予RPUF良好的熱穩(wěn)定性和阻燃性能，當(dāng)質(zhì)量損失為50%時(shí)，20%D-MMT/RPUF對(duì)應(yīng)的溫度為391.8℃，較空白R(shí)PUF高43.7℃，10%D-MMT/RPUF的阻燃效果優(yōu)于20%MMT/RPUF。熱重和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D-MMT是通過(guò)有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑的協(xié)同阻燃作用