DMMP@多孔材料复合对PIR-PUR泡沫的阻燃改性研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 聚异氰脲酸酯改性聚氨酯（polyisocyanurate - polyurethane ，以下简称PIR-PUR ） 泡沫是一种具有良好保温性能的外墙保温材料，但其易燃烧，阻燃性能不佳，需 要进行阻燃改性。含磷量高达 25% 的阻燃剂甲基膦酸二甲酯（dimethyl methylphosphonate ，以下简称 DMMP ）的阻燃效率好且性价比高，适合用于阻燃 改性。已有研究表明，DMMP 添加量较大时会引起材料收缩，这种收缩限制了 DMMP 的添加量，进而限制了其阻燃能力的充分发挥。本论文设想利用多孔材料 吸附DMMP 制备复合阻燃剂（以下简称DMMP@多孔材料），研究用其对PIR-PUR 泡沫进行阻燃改性的系列技术问题。 论文首先研究不同添加量DMMP 对PIR-PUR 泡沫性能的影响，用以确定通过 添加 DMMP 的添加量能否使聚氨酯泡沫的阻燃性能满足国家标准 GB8624-2012 《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定的B1 级难燃材料的极限氧指数（以下简称 LOI ）要求。研究结果表明：PIR-PUR 泡沫的LOI 值随着DMMP 添加量的增加而 升高，且当DMMP 添加量为 15%时PIR-PUR 的LOI 值为31.0%，达到了国家标 准 GB8624-2012 《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定的B1 级难燃材料的 LOI 要求；锥形量热试验结果表明，15%DMMP 添加量的PIR-PUR 泡沫试样的热释放 速率峰值（以下简称PHRR ）和总热释放量（以下简称THR ）均降低了66%左右， 总烟释放量（以下简称TSR ）值降低82%，残炭量增加14%，表明DMMP 的添加 使 PIR-PUR 泡沫的阻燃性能和抑烟性能均得到提升；DMMP 的添加量越大， PIR-PUR 泡沫试样的 “花瓣状”收缩的变形越明显，DMMP 添加量为15%时试样 的最大线性收缩率为11.0%，呈现先收缩后恢复的变形规律。 针对上述因DMMP 添加造成PIR-PUR 材料收缩的问题，论文采用DMMP@ 多孔材料对PIR-PUR 进行改性。采用硅藻土为多孔吸附材料，研究直接加热吸附 法、水浴加热吸附法、真空干燥箱减压吸附法和真空浸渍吸附法等 4 种吸附方法 中硅藻土对DMMP 的吸附效率，结果显示真空浸渍减压吸附法具有最好的吸附效 率，达到 90.23%；采用真空浸渍吸附法，研究硅藻土、分子筛、有机改性蒙脱土 （以下简称OMMT ）、膨胀石墨（Expanded Graphite ，以下简称EG ）及硅气凝胶 等5 种吸附材料对DMMP 的吸附效率，结果显示气凝胶具有最高的吸附效率，为 805.82% ；通过真空浸渍吸附法制备气凝胶吸附 DMMP 复合阻燃剂（以下简称 DMMP@气凝胶），再将该复合阻燃剂加入到PIR-PUR 泡沫中研究DMMP@气凝 胶添加量对PIR-PUR 性能的影响，结果显示：随着DMMP@气凝胶添加量的增加， PIR-PUR 试样的LOI 值逐渐增大，当添加量为15%时，试样的LOI 为30%，达到 I 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 了B1 难燃材料的等级要求；燃烧性能试验中，试样的PHRR 、THR、烟气产生速 率（以下简称SPR ）和TSR 均处于PIR-PUR 纯样与DMMP 添加量为15%的PIR-PUR 试样之间，这表明气凝胶吸附 DMMP 制备 DMMP@ 气凝胶复合阻燃剂用于 PIR-PUR 材料的改性时，可以提升聚氨酯硬泡的阻燃性能并具有一定的抑烟效果， 但不及单独加入 15%DMMP 试样的阻燃抑烟效果；DMMP@气凝胶复合阻燃剂使 PIR-PUR 泡沫试样的尺寸稳定性维持在较好的水平，当其添加量为 15%时， PIR-PUR 泡沫的尺寸变化率小于5%，得到了较大的提升。 为了进一步深入认识上述现象，论文采用不同方法对PIR-PUR