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泡沫塑料所用阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-10-20 19:24:57 |
本文選用了磷系、氯系、硼系、氮系、磷-氮系等泡沫塑料所用阻燃劑通過浸漬的方式對軟質(zhì)聚氨酯泡沫進(jìn)行處理，并利用熱分析方法，對其熱分解進(jìn)行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加泡沫塑料所用阻燃劑以后，軟質(zhì)聚氨酯泡沫的失重過程變得較為復(fù)雜，熱分解反應(yīng)的表觀活化能有較大的影響，并發(fā)現(xiàn)六偏磷酸鈉對聚氨酯軟泡有較好的阻燃效果。
聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳?xì)滏湺巍⒚芏刃?、比面積大，未經(jīng)阻燃處理的聚氨酯泡沫是可燃物，遇火燃燒并且分解，產(chǎn)生大量的有毒煙霧，給人員疏散和滅火帶來很大的困難。
特別是聚氨酯軟泡（FPUF）開孔率較高，可燃成分多，燃燒時(shí)由于較高的空氣流通性而源源不斷地供給氧氣，易燃而不易自熄，極易造成群死群傷的重大火災(zāi)事故，例如2000年12月河南洛陽東都商廈特大火災(zāi)，由于員工進(jìn)行違規(guī)電焊操作時(shí)電焊火花濺到庫存海綿床墊、沙發(fā)等可燃物上，未能及時(shí)控制而蔓延到四樓娛樂城，造成309人中毒窒息死亡。
而目前隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，聚氨酯泡沫的使用量大大增加，對聚氨酯軟泡的阻燃要求也越來越迫切。泡沫塑料所用阻燃劑阻燃處理后聚氨酯泡沫塑料的分解行有何變化，分解機(jī)理有什么變化，目前未見系統(tǒng)的研究報(bào)道。本文利用熱分析技術(shù)，對多種泡沫塑料所用阻燃劑對聚氨酯泡沫熱分解的影響進(jìn)行了研究。
實(shí)驗(yàn)藥品：聚磷酸銨，磷酸二氫鉀，氯化銨，二氰二胺，磷酸二氫胺，三聚氰胺，硼砂，硼酸銨，六偏磷酸鈉（均為化學(xué)純）。
將聚氨酯軟泡裁成長寬高均為50mm的形狀，按40％的比例將阻燃劑分別溶解在蒸餾水中，將聚氨酯軟泡放入上述溶液中，擠壓浸泡約10min,擠掉多余的溶液，放入烘箱中在100℃的情況下進(jìn)行烘干。將聚氨酯軟泡空白樣品剪成碎末，用電子天平稱取大約5mg放入標(biāo)準(zhǔn)坩堝中，調(diào)節(jié)熱分析儀起始溫度從50℃上升到700℃，升溫速率為10℃/min，在氮?dú)?30ml/min)氣氛下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。
從熱分析結(jié)果可以看出,聚氨酯軟泡在235.37℃下就已經(jīng)開始分解，其分解過程大致可以分為230℃～350℃，350℃～410℃兩個(gè)失重變化發(fā)生的重要溫度范圍，在分解初期（230～350℃）下，分解速率較慢，此階段失重約25％。
磷酸三甲酯TMP原材料是三氯氧磷與甲醇在碳酸鉀存在下反應(yīng)生成磷酸三甲酯。同時(shí)反應(yīng)生成磷酸二甲酯鉀鹽，則用硫酸二甲酯反應(yīng)生成磷酸三甲酯。磷酸三甲酯粗產(chǎn)品經(jīng)水洗、脫色、脫水、減壓蒸餾得成品。原料消耗定額：三氯氧磷1094kg/t、甲醇686kg/t。
磷酸三甲酯(TMP)用途主要用作醫(yī)藥、農(nóng)藥的溶劑和萃取劑,用作測定鋯的試劑、溶劑、萃取劑及氣相色譜固定液, 酯也用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的溶劑及萃取劑。農(nóng)藥中間體。在日本，磷酸三甲酯用途用作紡織油劑和聚合物的防著色劑,鋰離子電池用阻燃添加劑。
磷酸三甲酯目前主要市場在印度，多數(shù)用于紡織助劑，我公司該產(chǎn)品主要出口日本、韓國、泰國、印度。
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在此過程中主要是有異氰酸酯、多元醇、氨和二氧化碳等氣體放出，異氰酸酯以黃色的煙揮發(fā)出來，造成質(zhì)量的損失。當(dāng)溫度上升到350℃以后，分解速率加快，失重也增大，在350℃～410℃這一階段失重大約為60％。此階段主要是以殘?jiān)问酱媪粝聛淼亩嘣奸_始分解放出乙烯、乙烷、甲醛、丙烯、環(huán)氧乙烷、丙酮、異丙醇等造成的質(zhì)量損失。
溫度在500℃以上質(zhì)量基本上無變化，最后聚氨酯殘?jiān)亓考s為15％。我們從DTG圖上可也看出聚氨酯軟泡，有兩個(gè)較大的減重峰，說明分解失重主要發(fā)生在這兩個(gè)階段，并在384℃左右出現(xiàn)最大分解速率。
添加了六偏磷酸鈉的聚氨酯軟泡在219.53℃開始分解,從DTG曲線上看出其失重過程較為復(fù)雜,大致可以分為三個(gè)失重階段:219℃～230℃,230℃～350℃,350℃～400℃。第一階段的失重大約為3％,此階段溫度較低，失重較小，對泡沫的分解影響較??；第二階段的失重大約為16％，第三階段的失重大約為13％,活化能為147.17kJ/mol。
添加了磷酸二氫鉀以后，與空白樣品相比分解溫度提前，分解過程較為復(fù)雜，可分為三個(gè)失重階段，219℃～230℃，此階段失重較少大約為5％，對泡沫的分解的影響較??；230℃～300℃，第二階段的失重大約為20％；300℃～400℃，第三階段的失重大約為25％，活化能為121.75kJ/mol。
添加了含磷阻燃劑以后使聚氨酯軟泡起始分解溫度提前，活化能變小，最大分解速率減小，這主要是因?yàn)樽枞紕┦管浥葸_(dá)到分解溫度前先分解生成磷的含氧酸，從而催化聚氨酯軟泡中的羥基脫水成炭，降低材料的質(zhì)量損失速率和可燃物的生成量,而磷則大部分殘留在炭層中，這也驗(yàn)證了燃燒的剩余量有較大的結(jié)果。
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