無機(jī)阻燃劑在聚氨酯材料中的協(xié)效阻燃研究.pdf

1、無機(jī)阻燃劑由于具有熱穩(wěn)定好、效果持久、價格便宜、環(huán)境友好等特點(diǎn)，而且可以明顯抑制聚合物的燃燒，因此其在聚合物中的阻燃應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。本文從提高無機(jī)阻燃劑的阻燃效率著手，探索并設(shè)計高效的無機(jī)阻燃體系。將可膨脹石墨（EG）和次磷酸鋁（AHP）共同添加到硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中，研究它們在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料中的阻燃協(xié)同效應(yīng)；此外，從分子設(shè)計角度出發(fā)，將三氧化鉬和氧化亞銅分別負(fù)載到石墨烯的表面上制備了MoO3-GNS和Cu2O-GNS雜化

2、材料，并將兩種雜化材料分別添加到聚氨酯彈性體（PUE）中，研究它們的阻燃及抑煙性能；最后，將有機(jī)改性的α-磷酸鋯（OZrP）和EG共同添加到PUE中制備PUE/OZrP/EG復(fù)合材料，研究兩種阻燃劑的共同加入對 PUE復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能的影響，并研究兩者之間的協(xié)同阻燃效應(yīng)。
　　(1)通過一步法制備了一系列填充可膨脹石墨（EG）和次磷酸鋁（AHP）的阻燃硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料（RPUF），研究它們的加入對RPUF阻燃性能的影

3、響。結(jié)果表明， EG和AHP的加入均能夠提高泡沫材料的阻燃性能，而且EG的阻燃效果優(yōu)于AHP。當(dāng)AHP代替部分EG使用后能夠進(jìn)一步提高RPUF的阻燃性能，兩者之間存在良好的協(xié)同阻燃效應(yīng)。與RPUF/20EG和 RPUF/20AHP相比，復(fù)合材料RPUF/15EG/5AHP具有更低的熱釋放速率的峰值（PHRR）和總的熱釋放量（THR）；TGA分析結(jié)果表明，AHP代替部分EG使用后，可以提高RPUF復(fù)合材料的殘?zhí)苛?；實時紅外光譜分析（RT-

4、FTIR）結(jié)果和X射線光電子能譜分析（XPS）結(jié)果證明了RPUF/15EG/5AHP復(fù)合材料在燃燒后期具有更高的耐熱性能。與單獨(dú)添加EG的RPUF相比，AHP代替部分EG使用后的復(fù)合材料具有更好的泡孔結(jié)構(gòu)和物理機(jī)械性能。
　　(2)首先使用水熱法和一步共沉淀法分別制備了三氧化鉬負(fù)載石墨烯（MoO3-GNS）和氧化亞銅負(fù)載石墨烯（Cu2O-GNS）兩種雜化材料。測試結(jié)果表明， MoO3和Cu2O都被成功負(fù)載在石墨烯的表面。將MoO3

5、-GNS和 Cu2O-GNS兩種雜化材料分別添加到聚氨酯彈性體（PUE）中，研究它們對聚氨酯彈性體的熱穩(wěn)定性、阻燃性能及抑煙性能的影響。熱重分析測試結(jié)果表明，2wt％ MoO3-GNS或Cu2O-GNS的加入能夠使得復(fù)合材料的前期分解溫度相比純PUE有所提前，但是在700 ℃時的殘?zhí)柯拭黠@增多。錐型量熱儀測試結(jié)果表明，與純 PUE相比，復(fù)合材料PUE/MoO3-GNS和 PUE/Cu2O-GNS的熱釋放速率的峰值、總熱釋放量和煙密度值均

6、有不同程度的降低。對復(fù)合材料 PUE/MoO3-GNS和 PUE/Cu2O-GNS燃燒后炭渣的分析結(jié)果表明，復(fù)合材料阻燃及抑煙性能的提升主要?dú)w因于石墨烯片層的物理阻隔效應(yīng)和金屬氧化物催化成炭效應(yīng)之間的協(xié)同作用。
　　(3)首先通過離子交換法將十六烷基三丁基膦鹽插入到α-磷酸鋯層間制備了有機(jī)改性的α-ZrP（OZrP），用以改善α-ZrP在聚合物基體中的分散性。然后將OZrP和EG共同添加到聚氨酯彈性體（PUE）中制備PUE/OZr

7、P/EG復(fù)合材料，研究兩種阻燃劑的共同加入對PUE復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性能的影響。XRD、FTIR和 TGA測試結(jié)果表明，十六烷基三丁基膦鹽成功插入到α-ZrP層間。錐型量熱儀測試結(jié)果表明，OZrP和EG都能夠提高PUE復(fù)合材料的阻燃性能，且EG的阻燃效果要高于OZrP。當(dāng)OZrP和EG的配比為1:3時，復(fù)合材料PUE/OZrP/3EG具有最低的熱釋放速率的峰值和總熱釋放量；燃燒后殘?zhí)康臏y試結(jié)果表明，PUE/OZrP/3EG燃燒后殘