阻燃泡沫为什么燃烧（阻燃硬质聚氨酯泡沫）

阻燃硬质聚氨酯泡沫

添加型阻燃剂

反应型阻燃剂

结构型阻燃剂

硬质聚氨酯泡沫（ＲＰＵＦ），广泛应用于建筑、航天、汽车等领域，ＲＰＵＦ是一种极易燃烧的物质，其极限氧指数（ＬＯＩ）约为１９％，并且，燃烧过程中生成了有毒有害气体，伴随滴落现象，严重威胁人们生命财产安全。随着ＲＰＵＦ应用范围的不断扩大，需要提高其阻燃性能。文章结合ＲＰＵＦ的阻燃机理，阐述近年来添加型、反应型、结构性的阻燃剂的研究进展，对硬质聚氨酯泡沫的未来发展具有重要意义。

聚氨酯建材

PART 01 添加型阻燃剂

添加型阻燃剂具有成本低、工艺简单等特点，但是，同时存在与基体相容性较差、易迁移、影响泡沫的力学性能，极大地限制了其阻燃效果。传统卤素阻燃剂由于燃烧时产生大量的毒气而逐渐被无卤阻燃剂取代，因此，铝系、磷系、氮系、硅系阻燃剂以及各种复合阻燃剂的无卤阻燃剂成为目前研究的热点。无卤阻燃剂中含磷化合物在燃烧过程可以产生焦磷酸或者多聚磷酸，从而催化凝聚相化合物的碳化，或释放自由基（ＰＯ·和ＰＯ２·），淬灭气相中的自由基［４］；含氮化合物能够产生惰性气体，稀释可燃裂解气体和氧气的浓度；含硅、铝化合物可以在表面形成热稳定的焦炭残留物，延缓热量的传递，同时隔绝氧气。

添加型阻燃剂

PART 02 反应型阻燃剂

反应型阻燃剂的阻燃原理主要是采用阻燃元素对ＲＰＵＦ分子链中软、硬段进行接枝改性，使ＲＰＵＦ分子携带阻燃元素，提高碳化能力，降低可燃性。与材料的力学性能相比，影响较小、阻燃的效果更好，但是，同时

引入的元素增加了烟气生成量，增大了热释放速率。

使用三聚氰胺基聚酯多元醇制备的聚氨酯硬泡，残炭表面连续而到密(F1)。添加阻燃剂ATH和APP后,ATH降解生成绒毛状的物质覆盖在残炭表面,同时APP峰解生成的高交联度的多聚磷酸覆盖在残炭表面,致使残炭更加致密，在燃烧过程中可以明热量和可燃性气体向基体的传播F2)。添加EG后,EG膨账后形成的虫状蓬松炭层也可以有效地起到 唱热隔质的用蔽作用，从而起到优异的阻燃效果 (F3)。

反应型阻燃剂

PART 03 结构型阻燃剂

结构型阻燃剂主要有纳米复合材料、壳－核结构、微胶囊化、层层自组装三维结构等类型。但是，其生产成本高，工艺难度大。目前，常用的纳米材料阻燃剂有碳纳米纤维（ＣＮＦ）、纳米金属氧化物、碳纳米管（ＣＮＴｓ）、纳米黏土等。纳米复合型燃剂具有催化成炭和催化氧化的作用，结合本质阻燃的原理，可以制备高效阻燃ＲＰＵＦ。但是，纳米复合型阻燃剂与ＲＰＵＦ基体也存在相容性较差的问题，碳纳米管之间的强范德华力和π－π相互作用容易导致基体中出现团聚现象，微胶囊化、壳－核结构和自组装等结构均是为进一步提高包裹材料的稳定性和ＲＰＵＦ基体的相容性，从而提高阻燃效率。磨巧梅等采用一步发泡法制备硬质聚氨酯泡沫／聚磷酸铵／碳纳米管（ＲＰＵＦ／ＡＰＰ／ＣＮＴｓ）的复合材料。在相同条件下，由于ＣＮＴｓ的粒径更小，在基体分散更均匀。由ＳＥＭ图可知，ＡＰＰ／ＲＰＵＦ与ＣＮＴｓ／ＲＰＵＦ相比，泡孔更大，添加ＣＮＴｓ的复合材料压缩强度和弯曲强度更高，但是，由于ＣＮＴｓ的集聚现象，ＣＮＴｓ／ＲＰＵＦ的压缩强度提升并不明显，仅为０.０１ＭＰａ。当ＡＰＰ与ＣＮＴｓ质量比为２:１时，极限氧指数和垂直燃烧等级达到最大，分别为２８.２％、Ｖ⁃０等级，ＰＨＲＲ降低了６６％，有效地提高了ＲＰＵＦ的阻燃效果。