聚氨酯泡沫塑膠

聚氨酯泡沫塑膠,是異氰酸酯和羥基化合物經聚合發泡製成,按其硬度可分為軟質和硬質兩類,其中軟質為主要品種。一般來說,它具有極佳的彈性、柔軟性、伸長率和壓縮強度;化學穩定性好,耐許多溶劑和油類;耐磨性優良,較天然海綿大20倍;還有優良的加工性、絕熱性、粘合性等性能,是一種性能優良的緩衝材料,但價格較高。

定義

聚氨酯泡沫塑膠是 異氰酸酯和羥基化合物經聚合發泡製成,按其硬度可分為軟質和硬質兩類,其中軟質為主要品種。一般來說,它具有極佳的彈性、柔軟性、伸長率和壓縮強度;化學穩定性好,耐許多溶劑和油類;耐磨性優良,較天然海綿大20倍;還有優良的加工性、絕熱性、粘合性等性能,是一種性能優良的緩衝材料,但價格較高。

用途

聚氨酯泡沫塑膠一般只用於高檔精密儀器、貴重器械、高檔工藝品等的緩衝包裝或襯墊緩衝材料,也可製成精緻的、保護性極好的包裝容器;還可採用現場發泡對物品進行緩衝包裝。

阻燃原理

聚氨酯泡沫塑膠一般通過添加阻燃劑提高泡沫塑膠的阻燃性,以延緩燃燒、阻煙甚至使著火部位自熄。也可採用含阻燃元素的多元醇(即反應型阻燃劑)為泡沫原料。阻燃劑必須具有以下一種或數種功能:能在著火溫度或接近著火溫度下吸熱分解成不可燃物質;能與泡沫燃燒產物反應生成不易燃物質;可分解出能終止泡沫自由基氧化反應的物質。

在聚氨酯泡沫塑膠中,含磷阻燃劑主要在凝聚相發揮作用,磷化物可以消耗泡沫塑膠燃燒時分解出的可燃氣體,使其轉化成不易燃燒的炭化物,泡沫體中磷(P)含量達1.5%左右時即可獲得較佳的阻燃效果。

含鹵素阻燃劑主要在氣相中發揮作用,鹵素是泡沫塑膠燃燒反應的鏈終止劑,在塑膠燃燒時生成鹵化氫而抑制燃燒反應。據有關資料,為使泡沫獲得較滿意的阻燃性能,茂密體中溴(Br)質量分數應達12% -14%,或氯(cl)質量分數達18% ~ 20%。當磷- 鹵聯用時,由於存在一定的協同效應,故0. 5%P +(4% - 5%)Br 或1%P +(8% - 12%)CI 即可使聚氨酯泡沫具有自熄性。

典型的磷- 氮阻燃體系可有聚磷酸銨和三聚氰胺等組成,在泡沫受熱初期,阻燃劑分解產生磷酸等,它與多羥基化合物形成具有阻燃作用的磷酸酯並釋放水蒸氣:在高溫下泡沫中的阻燃劑氣化產生不燃性氣體,使熔融的泡沫炭化形成疏鬆的多孔性阻燃層。

氫氧化鋁中含有大量的結晶水(質量分數可高達34%),結晶水在泡沫塑膠生產過程中很穩定,但在泡沫塑膠燃燒溫度時將快速分解,吸收燃燒熱,並在火源和泡沫間形成不燃性的屏障,從而起到阻燃作用。同時,它也是一種煙氣抑制劑。

添加阻燃劑製備阻燃泡沫塑膠

人們發現,含磷、氮、鹵素、銻、鋁、硼等元素的塑膠製品具有較好的阻燃性能。一般可通過在製備聚氨酯泡沫塑膠時在發泡配方中添加阻燃劑,使聚氨酯泡沫塑膠具有一定的阻燃性能。選擇阻燃劑,除了要考慮它對製品的阻燃效果(包括長期阻燃效果、遇火時的煙霧性等),還需考慮加入阻燃劑對發泡工藝的影響,以及對製品物性的影響。

用於聚氨酯的阻燃劑有非反應性添加型阻燃劑及反應型阻燃劑兩類。

添加非反應性阻燃劑

聚氨酯泡沫的阻燃劑以液態阻燃劑為主。液體阻燃劑主要是含磷、氯、溴元素的有機化合物,如三(2-氯丙基)磷酸酯(TCPP)、三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)、三(二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)、四(2-氯乙基)亞乙基二磷酸酯、甲基膦酸二甲酯(DMMP)、多溴二苯醚,等等。固態阻燃劑如三聚氰胺、三氧化銻、氫氧化鋁、硼酸鹽、聚磷酸銨、三(2,3-二溴丙基)異三聚氰胺酯等也用於聚氨酯泡沫塑膠的阻燃。

添加液態有機阻燃劑

在聚氨酯泡沫塑膠中套用最早而且成本經濟的品種是TCEP。它容易遷移和揮發,阻燃持久性較差。為了減少揮發損失,可選用多氯化(多)磷酸酯和高分子量的齊聚磷酸酯,如三(二氯丙基)磷酸酯和鹵代雙磷酸酯。在硬泡配方中加入20%以內的三(2,3-二氯丙基)磷酸酯,可使硬泡的氧指數達26;添加15%該阻燃劑可使軟泡的阻燃性能達到UL94 HF-1或ASTM D1692阻燃要求

發展空間

“2012年12月,公安部《關於進一步明確民用建築外保溫材料消防監督管理有關要求的通知》簡稱65號文不再執行,聚氨酯保溫材料得以‘正名’,作為冰櫃冰櫃、太陽能熱水器、節能廠房、建築外牆、冷庫等的關鍵保溫材料,聚氨酯泡沫保溫市場迎來巨大發展空間。今年1月份,聚氨酯泡沫保溫行業受利好政策鼓舞,實現了快速增長,產量同比增幅10%以上。”

據悉,2011年公安部發布的65號文規定,民用建築外保溫材料應採用燃燒性能為A級的材料,主要為無機材料。聚氨酯泡沫塑膠屬於B1級難燃保溫材料,在建築外保溫市場上的套用受到限制。隨著限制政策的解除,聚氨酯保溫材料企業無疑成為最大的受益者。

據記者調查,我國聚氨酯泡沫塑膠行業發展迅速,特別是在市場開發方面取得了長足進展。國內冷藏保溫、建築節能、太陽能行業、汽車、家具等產業的快速發展,極大拉動了聚氨酯泡沫塑膠的需求,全球範圍內聚氨酯泡沫塑膠的發展重心也逐漸向中國轉移。聚氨酯泡沫塑膠已成為我國化工產業發展最快的行業之一。

生產原料

聚氨酯硬質泡沫塑膠是聚氨酯合成材料中套用最大的一種,生產中的原料一般分為兩組份:

黒料

在聚氨酯硬酯泡沫原料體系中,多次甲基多苯基異氰酸酯組份俗稱聚氨酯黑料;它為含有一定量較高官能度的異氰酸酯與二苯基甲烷二異氰酸酯的混合物,官能度約為2.6~2.7,室溫下為深棕色液體;可廣泛套用於聚氨酯硬泡保溫材料的製造; 還可用於異氰脲酸酯泡沫、塗料、粘合劑、防滲堵漏、結構泡沫、微孔自結皮泡沫、汽車保險槓、內飾件、高回彈泡沫、合成木材等領域。由於其特有的組成結構,在套用於泡沫製品時,具有較好的發泡流動性能,適合套用於對發泡原液流動性能要求嚴格的製品的製造。是形成聚氨酯硬泡的主要原料之一。

白料

又稱組合聚醚——採用名優聚醚為主料,加上其它名牌輔料、小料組合生產而成。

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