聚氨酯阻燃材料在國內外發展遠景

聚氨酯阻燃材料在國內外發展遠景

因為聚氨酯材料優良的性能,近年來聚氨酯工業的發展很快。我國在2000年聚氨酯總產量已經超過100萬噸。無論是發達國家還是發展中的國家,聚氨酯工業一直保持了高于GDP的較高增長率。聚氨酯材料和其他有機高分子材料一樣,是一種可燃性較強的聚合物。特別是軟酯質泡沫塑料,由于密度小,比表面積較大,絕熱性能好,其燃燒問題尤為突出,自身氧指數只有14-16,極易被點燃和燃燒。而且,一旦著火,燃燒速度猛烈,不易撲滅。其燃燒過程中產生的煙霧有毒,極易造成人員窒息死亡。最近頒發的《中華人民共和國消防法》對建筑和交通部門使用的聚氨酯材料的阻燃性能做了明確的規定。
一.現狀與發展
PU阻燃技術發展除了非鹵化、抑煙化和無毒氣體化趨勢,具體要求已從自熄型(氧指數26)向難燃型(氧指數30)提高。
綜合各方面的資料來看,對PU材料阻燃主要有兩種方法:添加法和反應型阻燃法。添加法在聚氨酯制品配方中加入含磷、氯、溴、銻、鋁、硼、氮等阻燃元素的添加型阻燃劑,使制得的產品具有阻燃性能。從理論上講,這種方法最為簡便,不需要添加什么大型設備就可以按普通的生產方法進行生產。大量的實驗證明,絕大多數阻燃劑都會導致泡沫塌泡、收縮或開裂,而且制得的產品的物理機械性能較差,僅有為數不多的阻燃劑可以使用,且這些阻燃劑單獨添加時阻燃效果都不顯著。同時,由于使用較多含溴阻燃劑,燃燒煙氣毒性也較大。從目前阻燃劑的發展方向來看,主要從不含鹵系等有機阻燃劑方向發展,著重于無機阻燃劑。因為無機阻燃劑燃燒的煙氣毒性小,甚至沒有,而且價格比有機阻燃劑便宜。
反應型阻燃劑法在生產PU配方中加入含磷、氯、溴、硼、氮阻燃元素的多羥基化合物等反應型阻燃劑,或在生產PU主要原料——聚醚多元醇、聚酯多元醇、異氰酸酯分子中引入阻燃元素,使制得的PU材料分子中含有阻燃元素,從而獲得阻燃性能。此種方法雖然具有阻燃性能持久性好、對物理機械性能影響較小等優點,但在聚醚多元醇、聚酯多元醇或異氰酸酯中引入阻燃元素的反應需要專用設備,生產過程較復雜。而用阻燃聚醚多元醇或異氰酸酯,原料不易購買。
二.研究概況
PU材料的火災危險性在國外早已引起很多國家的關注,對PU軟質泡沫塑料都已提出了阻燃的要求,并制定頒布了FMVSS-302標準和加利福尼亞州的家具燃燒試驗標準CAL.117,限制非阻燃泡沫的生產和使用,到1978年,使用的泡沫幾乎都為阻燃型產品。英國要求用于家具和床墊的泡沫都必須阻燃,1988年底宣布禁止不阻燃的普通泡沫和高回彈泡沫用于家具制品。西歐共同體己批準此項禁令,其它歐洲國家也紛紛效仿。德國也建立了相應法規限制非阻燃泡沫的生產及使用。日本運輸省81號文件對于客車的座、臥墊材規定都必須使用阻燃制品,要求氧指數26.5。國外PU軟質泡沫塑料阻燃技術受到了較為普遍的重視,許多國家都投入了大量人力、物力進行研究開發工作。國外過去的研究工作主要偏重于添加法阻燃技術,開發生產了大量的阻燃PU軟質泡沫塑料應用于各種領域。但由于受發泡工藝的限制,為了盡量少改變泡沫本身的性能,阻燃劑添加量有限,生產的阻燃PU軟質泡沫塑料阻燃水平也并不很高,一般為自熄型產品,氧指數為26,很少見到有PU軟質泡沫塑料氧指數高于26的報道。