金屬氧化物對膨脹阻燃熱塑性聚氨酯體系的影響.pdf

1、熱塑性聚氨酯(TPU)是目前世界上比較常用的塑料之一,它兼具了塑料的加工工藝性能與橡膠的物理機械性能,具有高彈性、高強度、高耐磨性、耐輻射性、耐油性、耐低溫脆性并且硬度可在很大范圍內可調等力學性能,在國民經濟的許多領域有廣泛的應用。但是TPU由于本身結構特殊,極容易燃燒,TPU燃燒時火焰劇烈并且伴有濃烈的黑煙,熱釋放量大,同時具有嚴重的熔滴滴淌現象,使其直接應用到工業(yè)具有很大的局限性,所以阻燃熱塑性聚氨酯材料的研究一直是當今聚氨酯材料研

2、究的熱點。
　　 本論文主要將MgO、Mn02、Fe2O3、Ni2O3、CuO、ZnO、Sb2O3、La2O3和Y2O3分別加入到三嗪系成炭發(fā)泡劑(CFA)與聚磷酸銨(APP)復配出的膨脹阻燃劑中,用于TPU體系的阻燃。從氧指數和垂直燃燒數據確定膨脹阻燃劑中.APP與CFA的最佳比例為6:1時。但是單純的IFR體系不能很好的解決TPU燃燒時熔滴的問題,添加40％的TPU-IFR體系垂直燃燒僅能通過UL-94的V-2級別,分別加入

3、了以上九種金屬氧化物進行協效后,發(fā)現在添加35份膨脹阻燃劑,其中金屬氧化物占IFR總質量5％的時候,添加MgO、MnO2、Fe2O3、Ni2O3和CuO的TPU-IFR體系均可以通過垂直燃燒V-0級測試,材料的拉伸強度和斷裂伸長率都有所提高。將TPU-IFR體系中IFR的含量降低到30％時,我們發(fā)現只有MgO依然能夠通過垂直燃燒V-0級測試。進一步研究發(fā)現在30份的IFR中添加7％的MgO時,在通過垂直燃燒V-0的基礎上,體系的氧指數最

4、大,力學性能最好。繼續(xù)降低IFR的添加量或者增加MgO的添加份數,TPU-MFR體系將不能通過垂直燃燒V-0級別。
　　 為了更好的研究金屬氧化物對TPU-IFR體系的協效作用,本論文利用熱重分析儀、錐形量熱儀、掃描電鏡等儀器分別對膨脹阻燃TPU材料的熱降解行為、燃燒行為、炭殘留的形貌等進行了全面的評價和研究。我們發(fā)現加入了膨脹阻燃劑的TPU體系HRR曲線、TSP曲線和CO釋放速率曲線變的較為平緩,PHRR、PSPR、PCOP、

5、THR和TSP有較大幅度的下降,材料的點燃時間(IT)也大大縮短。而加入不同金屬氧化物的TPU-IFR的熱降解和燃燒行為也發(fā)生變化,MgO在降低TPU-IFR體系的熱釋放上表現出了優(yōu)良的性質,它進一步的降低并延遲了體系PHRR,減少了THR,并且在幾種金屬氧化物中最大程度的減少了PCOP。而CuO則表現出了優(yōu)良的抑煙性質,大大降低了體系的PSRP及TSP,延后并降低了體系的PCOP。掃描電鏡圖片顯示,加入35％IFR的TPU燃燒后的殘?zhí)?/p>