金屬氧化物對(duì)膨脹阻燃熱塑性聚氨酯體系的影響.pdf

1、熱塑性聚氨酯(TPU)是目前世界上比較常用的塑料之一,它兼具了塑料的加工工藝性能與橡膠的物理機(jī)械性能,具有高彈性、高強(qiáng)度、高耐磨性、耐輻射性、耐油性、耐低溫脆性并且硬度可在很大范圍內(nèi)可調(diào)等力學(xué)性能,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但是TPU由于本身結(jié)構(gòu)特殊,極容易燃燒,TPU燃燒時(shí)火焰劇烈并且伴有濃烈的黑煙,熱釋放量大,同時(shí)具有嚴(yán)重的熔滴滴淌現(xiàn)象,使其直接應(yīng)用到工業(yè)具有很大的局限性,所以阻燃熱塑性聚氨酯材料的研究一直是當(dāng)今聚氨酯材料研

2、究的熱點(diǎn)。
　　 本論文主要將MgO、Mn02、Fe2O3、Ni2O3、CuO、ZnO、Sb2O3、La2O3和Y2O3分別加入到三嗪系成炭發(fā)泡劑(CFA)與聚磷酸銨(APP)復(fù)配出的膨脹阻燃劑中,用于TPU體系的阻燃。從氧指數(shù)和垂直燃燒數(shù)據(jù)確定膨脹阻燃劑中.APP與CFA的最佳比例為6:1時(shí)。但是單純的IFR體系不能很好的解決TPU燃燒時(shí)熔滴的問題,添加40％的TPU-IFR體系垂直燃燒僅能通過UL-94的V-2級(jí)別,分別加入

3、了以上九種金屬氧化物進(jìn)行協(xié)效后,發(fā)現(xiàn)在添加35份膨脹阻燃劑,其中金屬氧化物占IFR總質(zhì)量5％的時(shí)候,添加MgO、MnO2、Fe2O3、Ni2O3和CuO的TPU-IFR體系均可以通過垂直燃燒V-0級(jí)測(cè)試,材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都有所提高。將TPU-IFR體系中IFR的含量降低到30％時(shí),我們發(fā)現(xiàn)只有MgO依然能夠通過垂直燃燒V-0級(jí)測(cè)試。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在30份的IFR中添加7％的MgO時(shí),在通過垂直燃燒V-0的基礎(chǔ)上,體系的氧指數(shù)最

4、大,力學(xué)性能最好。繼續(xù)降低IFR的添加量或者增加MgO的添加份數(shù),TPU-MFR體系將不能通過垂直燃燒V-0級(jí)別。
　　 為了更好的研究金屬氧化物對(duì)TPU-IFR體系的協(xié)效作用,本論文利用熱重分析儀、錐形量熱儀、掃描電鏡等儀器分別對(duì)膨脹阻燃TPU材料的熱降解行為、燃燒行為、炭殘留的形貌等進(jìn)行了全面的評(píng)價(jià)和研究。我們發(fā)現(xiàn)加入了膨脹阻燃劑的TPU體系HRR曲線、TSP曲線和CO釋放速率曲線變的較為平緩,PHRR、PSPR、PCOP、

5、THR和TSP有較大幅度的下降,材料的點(diǎn)燃時(shí)間(IT)也大大縮短。而加入不同金屬氧化物的TPU-IFR的熱降解和燃燒行為也發(fā)生變化,MgO在降低TPU-IFR體系的熱釋放上表現(xiàn)出了優(yōu)良的性質(zhì),它進(jìn)一步的降低并延遲了體系PHRR,減少了THR,并且在幾種金屬氧化物中最大程度的減少了PCOP。而CuO則表現(xiàn)出了優(yōu)良的抑煙性質(zhì),大大降低了體系的PSRP及TSP,延后并降低了體系的PCOP。掃描電鏡圖片顯示,加入35％IFR的TPU燃燒后的殘?zhí)?/p>