熱塑性聚氨酯彈性體的阻燃及抑煙研究.pdf

1、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種多功能的具有橡膠彈性特征的工程熱塑性塑料。由于它的優(yōu)良性能，包括耐磨性，抗拉強度高，抗壓和撕裂強度高，靈活性好，良好的水解穩(wěn)定性等，TPU已廣泛應用于工業(yè)領域，如電線和電纜，傳送帶，防護涂料等。然而，它的易燃性和熔滴特性限制了其應用，提高TPU的阻燃性至關(guān)重要。目前，由于膨脹阻燃體系(IFR)的興起，多數(shù)應用于TPU阻燃的是無鹵膨脹阻燃劑。然而，由于添加量大，對TPU的機械性能有較大的負面影響，也因此限

2、制了它的應用。此外，阻燃TPU復合材料在燃燒過程中會有大量的有毒煙氣釋放，而目前人們大多致力于對TPU的阻燃研究，研究具有抑煙特性的阻燃體系是進一步開發(fā)TPU應用的關(guān)鍵所在。
　　本論文旨在研究TPU的阻燃及抑煙特性，以聚磷酸銨(APP)作為阻燃劑，以鐵黃(FeOOH)、還原鐵粉(Fe)、鐵紅(Fe2O3)、二茂鐵等四種鐵系化合物以及具有良好熱絕緣性的空心微珠和氣相白炭黑作為抑煙劑或協(xié)效劑，達到使TPU材料阻燃抑煙的目的。TPU復

3、合材料的阻燃抑煙特性主要通過煙密度測試(SDT)，錐形量熱儀測試(CCT)，熱重分析(TG)和極限氧指數(shù)儀(LOI)進行評估，并對錐形量熱儀測試后的TPU復合材料炭渣進行了掃描電子顯微鏡(SEM)分析。
　　結(jié)果表明FeOOH等鐵系抑煙劑對TPU材料的抑煙和阻燃作用明顯，添加3.75％的FeOOH和16.25％的APP使TPU材料的光通量值從18.7％提升至88.6％;添加2.5％的鐵粉及17.5％的APP使TPU材料的TSR值從

4、1033.5m2/m2降低至553.4m2/m2;添加2.5％的Fe2O3和17.5％的APP使TPU材料的PHRR值降低了95.6％。SEM結(jié)果表明炭渣結(jié)構(gòu)及炭層的致密程度與材料的熱釋放及煙釋放息息相關(guān)，鐵系抑煙劑對致密炭層的形成有促進作用，并增強了炭層的結(jié)構(gòu)。TG分析結(jié)果表明鐵系抑煙劑降低了復合材料的初始熱解溫度，使保護性炭層提前形成，阻止了材料的進一步熱解。
　　空心微珠和氣相白炭黑對TPU材料的協(xié)同抑煙和阻燃作用亦非常明顯