反应型阻燃剂对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响(2)
1.1 聚氨酯泡沫简介
聚氨酯泡沫塑料是多异氰酸酯、多元醇、发泡剂、催化剂及其他助剂（如扩链剂、交联剂、软化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂、防老剂、填料等）制备而成的一种泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料是泡沫塑料中的特别重要的一种发泡材料，也是聚氨酯合成高分子材料的主要的品种之一，有其较为广泛的应用范围，该材料的最大特点是产品的适应性较强，可以通过配方的改变和原料的不同合成出性能不同的聚氨酯泡沫塑料制品，以满足不同领域的应用[3]。
1.2 聚氨酯硬泡的成分、燃烧机理及阻燃原理
1.2.1 聚氨酯硬泡的成分
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是由多元醇和多异氰酸酯反应制得的一类主链上带有重复-NHCOO-基团的聚合物的总称。聚氨酯泡沫材料是以聚醚多元醇、聚酯多元醇和多异氰酸酯或改性异氰酸酯预聚物为原料，加入一定比例的发泡剂、复合催化剂、泡沫稳定剂等，在一定的温度条件下，经混合均匀发泡所制得的泡沫材料。
1.2.2 聚氨酯硬泡的燃烧机理
聚氨酯“硬泡”呈固体泡沫状，由于含可燃的碳氢链段，未经阻燃处理的聚氨酯材料是易燃物，遇火剧烈燃烧。其持续燃烧可分为3个阶段进行。首先，聚氨酯“硬泡”在火源的作用下逐渐升温，达到一定温度时，热分解、降解产生可燃性气体，其主要成分为：烷烃、烯烃、一氧化碳、一氧化氮、氢气等；然后当可燃气体达到一定浓度时，与周围氧气发生氧化还原反应，即燃烧反应，同时放出大量的热和烟，燃烧产生的能量，通过辐射、对流和传导，再反作用于基材，促其持续降解、分解，如果这种能量的传导能使基材持续分解，保证文持燃烧的可燃气体浓度，则燃烧过程继续进行，直至“硬泡”体燃烧完全。
1.2.3 聚氨酯硬泡的阻燃原理
聚氨酯硬泡的阻燃主要由以下几个效应引起的：
（1） 覆盖效应
在燃烧过程中，阻燃剂作用于高聚物，使高聚物表面形成对热比较稳定的液膜或固化覆盖层阻燃聚氨酯硬泡的研究现状及发展趋势，使得外面热量难以传到高聚物中，减少高聚物的分解和阻止已分解的可燃气体向火焰区扩散，有机磷系阻燃剂主要就是因其形成覆盖层而起到阻燃作用。
（2） 稀释效应
在燃烧过程中，阻燃剂分解产生不燃性气体，降低燃烧区域的可燃性气体和氧气的浓度，从而抑制燃烧。诸如卤素与磷形成的PX3和PX5以及卤化氢和水气等不燃性气体均能起到该种效应。
（3） 捕捉效应
一般认为，高聚物燃烧的火焰反应是一个与自由基H•和HO•密切关联的自由基连锁反应，若能捕捉（消除）掉这些活性自由基，那么火焰反应速度就会降下来。现以溴化物为例，其抑制连锁反应的机理如下：
Br• + RH → R• + HBr
OH•+ HBr → H2O + Br•
高聚物中加入含溴阻燃剂，遇火受热发生分解反应，生成溴自由基，溴自由基与高聚物反应生成溴化氢，溴化氢与活泼性很强的自由基HO•反应，一方面使自由基Br•再生，另一方面使HO•自由基质浓度减小，故而抑制连锁反应，使燃烧速度减慢。
（4） 吸热降温效应
无机阻燃剂氢氧化铝的阻燃作用相当程度上是归功于吸热效应，因氢氧化铝在受热分解而脱出结合水时，每克要吸热1.97kJ。
（5） 转移效应
在阻燃剂的作用下，有时高聚物的热分解模式会发生改变，使分解出的可燃气体减少，从而有利于高聚物的阻燃[4]。
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