反应型阻燃剂对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响(3)
1.3 聚氨酯硬泡的阻燃研究
1.3.1 聚氨酯硬泡的阻燃方法
（1）在泡沫原料中加入添加型阻燃剂
添加型阻燃剂是以物理方式分散于聚氨酯基体中，与聚氨酯基体及其反应原料之间不发生化学反应。
（2）在泡沫的原料中添加反应型阻燃剂
反应型阻燃剂是阻燃剂参与聚氨酯的合成反应，成为聚氨酯材料主链结构中的一个链节，使聚氨酯硬泡具有良好的阻燃性能。阻燃元素主要是卤素、磷、锑等元素。
（3）浸渍法
浸渍法，即把泡沫材料浸于含阻燃剂的液体中一段时间后，取出泡沫材料并将它干燥即可，但这种方法只适用于开孔率较高的泡沫材料。
（4）在泡沫的外层涂加一层防火涂层[5]
在聚氨酯硬泡外涂一层防火涂料，作为阻隔物防火。这种方法对几何尺寸较小的材料有一定作用。
在这四种方法中，其中浸渍法适用于开孔率较高的泡沫材料，但是，硬质聚氨酯泡沫材料大多是是闭孔型，闭孔率为90%左右，因此浸渍法不适用于硬质聚氨酯泡沫材料。而防火涂层法虽然实际意义大，但是实质上不属于泡沫材料本身耐燃化方法。所以，阻燃方法主要是以在泡沫原料中加入添加型阻燃剂和反应型阻燃剂这两种方法来达到阻燃效果。
1.3.2 聚氨酯硬泡的阻燃机理
提高硬质PU泡沫塑料阻燃性能的主要途径是添加阻燃剂，根据阻燃剂能否与PU基体及反应原料发生反应，可以将阻燃剂分为添加型和反应型两种。其中，反应型阻燃剂可以与PU泡沫基体或反应原料发生反应而成为PU泡沫大分子链的一部分[6-7]。
（1）添加型阻燃剂
添加型阻燃剂是以物理分散方式分散于PU基体网络中，与PU基体及其原料之间不会发生化学反应的一种阻燃填料。添加型阻燃剂具有选择范围广，对泡沫生成反应影响小等优点，但是存在添加量大，与反应原料相容性差，降低硬泡力学性能等缺陷。添加型阻燃剂可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。
①无机阻燃剂阻燃机理
无机阻燃剂阻燃机理一般有两种：一种是“冷却效应”，就是当PU燃烧时，无机化合物在PU泡沫基体中受热后分解，吸收大量的热量，降低泡沫基体燃烧时的表面温度，从而使燃烧发生的速率减慢达到阻燃目的[8]；另外一种是“隔断效应”，就是泡沫塑料发生燃烧时，填料中的无机阻燃剂在高温下形成隔离膜，隔离膜可以阻断挥发性的可燃气体由燃烧表面往内层渗透，同时也隔断热量的传递，从而起到阻燃作用[9]。
S.Duquesne等[10]研究了可膨胀石墨对PU泡沫塑料阻燃性能影响的机制，结果表明：可膨胀石墨粒子高温下可以在PU泡沫塑料表面形成一层具有低密度、高绝热性的“蠕虫状”结构的保护层，保护层在高温下比较稳定，阻止了热量由燃烧表面向内层的传播，从而提高了PU泡沫塑料的阻燃性能。
②有机阻燃剂阻燃机理
有机阻燃剂是硬质泡沫塑料制备中广泛应用的一种阻燃剂，具有阻燃效率高、黏度低、与原料相容性好、热稳定性适中及抗“焦化”等优点。有机阻燃剂随着阻燃剂成分的变化，其对应的阻燃机理不同。有机磷系阻燃剂燃烧过程中在凝聚相中易氧化成为高价磷氧化物或聚磷酸，一方面能消耗泡沫塑料燃烧释放的可燃性气体，另一方面能促进聚合物基体成炭，从而显著提高残炭率，减少可燃物质的释放。有机硅阻燃剂由于分子主链存在Si–O键而具有较高的热稳定性，其阻燃机理是硅氧烷在燃烧时可以生成硅-碳阻隔层，隔绝了氧气与树脂接触，提高了炭层的抗氧化性，从而达到阻燃的效果。
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