聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比表面积大,所以是可燃物,遇火会燃烧并分解,产生大量有毒烟雾,给灭火工作带来困难。特别是聚氨酯软泡,开孔率较高、可燃成分多,燃烧时由于较高的空气流通性而不断地供给氧气,易燃且不易自熄。聚氨酯泡沫塑料的应用领域如建筑材料、床垫、家具、保温材料、汽车座垫及内饰材料等,都有阻燃要求。国外对聚氨酯泡沫材料的阻燃相当重视,颁布了许多有关阻燃的法规和阻燃标准。在我国,对用于飞机、轮船、铁路车辆、汽车、其它重要场所及设施的聚氨酯泡沫,先后都提出了阻燃要求。

所谓阻燃,实际上指达到某种规范或某种试验方法的一个具体标准;塑料的“阻燃”或“难燃”一般只是对于小火而言,在大火中仍能燃烧。阻燃性能好的泡沫塑料遇小火年自熄,不易引起火灾;在火灾中,由于燃烧性能的降低,可降低火灾蔓延及产生刺激性有毒烟雾的危险。

一般通过添加阻燃剂提高泡沫塑料的阻燃性,以延缓燃烧、阻烟甚至使着火部位自熄;也可采用含阻燃元素的多元醇(即反应型阻燃剂)为泡沫原料。阻燃剂必须具有以下一种或数种功能:能在着火温度或接近着火温度下吸热分解成不可燃物质;能与泡沫燃烧产物反应生成不易燃物质;可分解出能终止泡沫自由基氧化反应的物质。在聚氨酯泡沫中,含磷阻燃剂主要在凝聚相发挥作用,磷化物可以消耗泡沫塑料燃烧时分解出的可燃气体,使其转化成不易燃烧的炭化物,泡沫体中磷(P)质量分数达115%左右时即可获得较佳的阻燃效果。

含卤素阻燃剂主要在气相中发挥作用,卤素是泡沫塑料燃烧反应的链终止剂,在塑料燃烧时生成卤化氢而抑制燃烧反应。为使泡沫获得较满意的阻燃性能,泡沫体中溴(Br)质量分数应达12%～14%,或氯(Cl)质量分数达18%～20%。当磷-卤联用时,由于存在一定的协同效应,故015%P+(4%～5%)Br或1%P+(8%～12%)Cl即可使聚氨酯泡沫具有自熄性。

含磷、氮、卤素、锑、铝、硼等元素的塑料制品具有较好的阻燃性能。一般可在配方中添加阻燃剂,使聚氨酯泡沫塑料具有一定的阻燃性能。选择阻燃剂,除考虑对制品的阻燃效果(包括长期阻燃效果、遇火时的烟雾性等)外,还需考虑加入阻燃剂对发泡工艺的影响,以及对制品物性的影响。

用于聚氨酯的阻燃剂有非反应性添加型阻燃剂及反应型阻燃剂两类。固态阻燃剂添加到液态原料中容易沉淀,一般在发泡前或发泡时加入。在组合聚醚中加入固态阻燃剂后一般需不停地搅拌,以使料液均匀。固态阻燃剂会使物料粘度增加,降低物料的流动性,对泡沫性能有一定的负面影响;颗粒越细越有利于阻燃性能的发挥,并减轻对泡沫物性的不利影响。

用含树脂粘合剂的阻燃剂溶液或分散液浸渍处理开孔聚氨酯泡沫塑料,可得到阻燃泡沫塑料。因为软泡为开孔柔性材料,所以此法一般可应用于软质聚氨酯泡沫塑料;经过压轧除去多余溶液,烘干即可得到阻燃软泡。因为浸渍处理是在泡沫成形之后进行的,浸渍不受发泡工艺限制,阻燃剂的用量可适当增大,有时阻燃效果比添加法明显,制品氧指数高达2915%～34%,燃烧发烟量较小。采用阻燃剂水性液成本较低,泡沫总体物性稍有下降,但变化较小。

在对聚氨酯泡沫塑料进行阻燃时,不仅需尽可能减少阻燃处理对发泡工艺和泡沫性能的不利影响,也必须兼顾低烟雾等环保要求,采用高效、低卤或无卤阻燃剂。

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