摘要
硬质聚氨酯泡沫（RPUF）因具有密度小、保温效果好、施工便利等优点，广泛用于建筑、交通、冷库等领域。然而，聚氨酯泡沫的易燃性使其应用严重受限，因此，研究RPUF的阻燃具有重要意义。引入阻燃剂是改善RPUF抗燃烧性能的一个主要方式。本论文旨在将通过有机和无机的协同使用，充分发挥各自的优点，以期制备出综合性能较好的阻燃RPUF。论文还合成了几种新的氮磷型阻燃剂，并用于RPUF，以提高RPUF的阻燃性能。主要研究内容如下： （1）研究了不同配比下的甲基膦酸二甲酯（DMMP）与可膨胀蛭石（EV）复配阻燃体系在RPUF中的应用。在总添加量为15wt%时，随着DMMP添加量的增加，泡沫的压缩强度和弯曲强度都呈现出一个先增大后减小的趋势，在DMMP添加量为11.25wt%达到峰值，此时压缩强度为0.52MPa，弯曲强度为0.850MPa；结果表明DMMP和EV的加入都能够提高RPUF的极限氧指数，当DMMP添加量超过11.25%时，试样在垂直燃烧测试中达到V-0级，此时氧指数为24.5%。DMMP/EV复合阻燃剂能有效降低阻燃RPUF样品的热释放速率峰值（PHRR）和总热释放量（THR），研究结果表明相比于单独使添加EV或者单独添加DMMP，DMMP和EV复配使用使得RPUF达到了更好的阻燃效果；通过TGA分析发现添加DMMP/EV阻燃剂后RPUF初始热分解温度有所延后，但热分解时所产生的质量损失都有不同程度的减少，提高了复合泡沫的残炭率。 （2）研究了可膨胀蛭石（EV）分别与双酚A-双(二苯基磷酸酯)（BDP）和间苯二酚（二苯基磷酸酯）（RDP）组成的阻燃体系在RPUF中的应用。我们发现阻燃剂体系的引入提高了复合泡沫的压缩强度和弯曲强度，在总添加量固定的情况下，当体系中芳基磷酸酯的占比越多时，力学强度提高的越大。在氧指数和垂直燃烧测试中，复合阻燃体系使得RPUF的氧指数随着磷酸酯配比的增加而提高。锥形量热测试中复合泡沫热释放速率与总热释放量的显著降低，进一步证明了复合泡沫阻燃性能的提高，但是阻燃剂的加入也带来了一些其他影响，如BDP和RDP虽然能有效改进阻燃性能，但是在烟释放量上却有所提高，阻燃体系中的EV则因其多孔性及耐高温性能在提升了基体阻燃性能的同时，也起到了一定的抑烟作用。从TGA测试结果看出，阻燃剂体系的引入提升了复合泡沫的热稳定性，BDP和RDP在高温阶段都起到了减缓热分解速率的作用，保证了最终残炭率的升高。 （3）合成了两种磷氮类阻燃剂，即三聚氰胺植酸盐（MPt）和哌嗪磷酸盐（PPi），并研究了这两种阻燃剂MPt和PPi在RPUF中的应用。实验结果表明两种阻燃剂的加入都使得复合泡沫的压缩强度和弯曲强度，随着阻燃剂添加量的增加呈现出先增大后减小的趋势，当MPt添加量为12wt%时，RPUF/MPt的力学性能最好，压缩强度为0.34MPa，弯曲强度为0.497MPa；当PPi添加量为10wt%时，RPUF/PPi的力学性能最好，压缩强度为0.31MPa，弯曲强度为0.438MPa。在实验过程中还发现，当这两种阻燃剂的添加量超过18wt%时，会严重影响发泡过程，制备出的复合泡沫有明显的发泡缺陷。极限氧指数随着阻燃剂添加量的增加而提升；在锥形量热测试中发现，相比于纯样，添加15wt%的MPt可以使复合泡沫的热释放速率峰值降低了54.8%，总热释放量降低了34.9%；添加15wt%的PPi可以使复合泡沫的热释放速率峰值降低了52.2%，总热释放量降低了31.4%；采用TGA分析了两种阻燃剂以及复合泡沫的热稳定性，发现两种阻燃剂都能增强复合泡沫的热稳定性能，降低复合泡沫在高温下的热分解速率。
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