本文采用添加型磷氮无卤阻燃剂CMA制备FPUF,同时研究了阻燃软质聚氨酯泡沫(FR-FPUF)的热解性能和阻燃性能。采用一步法发泡工艺制备FR-FPUF。将聚醚多元醇(TMN3050),阻燃剂 (CMA)
催化剂 (DABCO 和 DBTDL)表面活性剂 (SZ 580)以及去离子水加入到1000毫升的塑料烧杯中,在3000转每分钟的转速下搅拌150秒,确保原料混匀。然后,紧接着在同样的转速下搅拌着加入TDI 80/20,约8秒后立即倒入体积为30×20×15cm3的塑料模具中,任其自由发泡,发泡完毕常温熟化24小时就得到FPUF。NCO/OH比率为1.05。
此外,在第一阶段FR-FPUF的质量损失温度比纯样的低,这是因为在这一分解阶段形成了NH3,它可以分离尿素和尿烷。第二阶段的热分解可能是由于异氰酸酯的二聚和三聚反应造成的结果。从实验中可以明显的看出,随着体系中CMA含量增加,5%质量损失温度(T5%) 和 第一最大质量损失温度(Tmax1) 略有降低, 而第二最大损失温度(Tmax2)稍微有所增加。T0 和 Tmax1 的降低是由于弱P-C键的断裂和聚偏磷酸的形成,聚偏磷酸可以作为一种路易斯酸催化剂,从而加速FR-FPUF的分解。这一现象类似于将三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)添加到硬泡中一文。还可以明显的看出,随着CMA 添加量的增加,600°C时候的残炭质量越来越多。这是由于CMA中的阻燃元素磷在分解过程中形成含磷脱水物,从而促进碳的形成,以保护和阻碍碳层下面的FPUF的分解。
反应了阻燃剂CMA的用量对FPUF极限氧指数(LOI)的影响,图中明显的反应了随CMA含量的增加LOI值呈线性增加。当CMA添加到30pbw的时候,LOI值达到25.6,这是CMA中磷氮元素协同阻燃作用的结果。然而,体系中CMA含量的增加会使原料越来越难混匀,从而导致发泡变得困难,这是因为体系粘度增加阻碍了聚氨酯的交联。因此,综合考虑,为了得到具有良好阻燃性能和物理机械性能的FPUF,CMA的最佳用量为20pbw。