氨基三亚甲基磷酸钙阻燃改性硬质聚氨酯泡沫热稳定性研究.docx

氨基三亚甲基磷酸钙阻燃改性硬质聚氨酯泡沫热稳定性研究
氨基三亚甲基磷酸钙阻燃改性硬质聚氨酯泡沫热稳定性研究
摘要：本研究对氨基三亚甲基磷酸钙（ATFMP）阻燃改性硬质聚氨酯（PU）泡沫的热稳定性进行了研究。通过添加不同质量分数的ATFMP，制备了一系列不同含量的ATFMP-PU泡沫复合材料。通过热失重分析（TGA）、差热分析（DSC）和热氧降解动力学研究，分析了ATFMP对PU泡沫的热稳定性的影响，提出了PU泡沫中ATFMP的阻燃机制。
关键词：氨基三亚甲基磷酸钙；硬质聚氨酯泡沫；阻燃；热稳定性；热分析
引言
硬质聚氨酯泡沫是一种广泛应用于建筑、交通和包装等领域的材料。然而，由于其含有大量的有机溶剂和易燃物质，存在较高的燃烧风险。因此，改善硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能具有重要的意义。磷系阻燃剂具有良好的阻燃性能和热稳定性，因此被广泛应用于聚合物材料中。氨基三亚甲基磷酸钙（ATFMP）作为一种磷系阻燃剂，能够通过化学反应释放出磷阻燃基团，并对材料的燃烧过程起到阻燃作用。因此，将ATFMP引入硬质聚氨酯泡沫中，有望显著提高其阻燃性能。
实验方法
在本研究中，选用两种不同聚醚型聚氨酯泡沫作为基础材料，分别标记为PU1和PU2。采用机械搅拌的方法，将不同质量分数的ATFMP分散在聚醚多元醇中，制备阻燃改性聚氨酯预聚体。然后，将聚醚多元醇和异氰酸酯混合后注入模具中，经过发泡反应得到ATFMP-PU泡沫样品。制备的样品分别以PU1-0wt%、PU1-2wt%、PU1-4wt%、PU2-0wt%、PU2-2wt%和PU2-4wt%进行命名。
结果与讨论
通过热失重分析（TGA），可以得到不同ATFMP含量下PU泡沫的热分解曲线。从实验结果可以看出，随着ATFMP含量的增加，PU泡沫的热稳定性有所提高。这是因为ATFMP中的磷元素能够吸收热量，减缓材料的升温速率。
差热分析（DSC）结果显示，ATFMP的引入导致PU泡沫的玻璃化转变温度（Tg）降低。这可能是由于ATFMP的添加改变了PU泡沫的物相结构，使得聚合物链的运动性增加。
通过热氧降解动力学研究，得到了不同ATFMP含量下PU泡沫的热降解速率常数和活化能。结果表明，ATFMP的引入显著降低了PU泡沫的热降解速率常数和活化能。
结论
本研究通过添加不同质量分数的ATFMP，制备了一系列不同含量的ATFMP-PU泡沫复合材料，并研究了其热稳定性。实验结果表明，ATFMP的引入能够显著提高PU泡沫的热稳定性。热失重分析、差热分析和热氧降解动力学研究揭示了ATFMP对PU泡沫的阻燃机制。这些研究结果对改善硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能具有重要指导意义。
参考文献
[1]WangJ,SongY,WangY.Thermalstabilityandfirepropertiesofphosphaphenanthrene-cappedpolyurethane/palygorskitesmicroparticlesnanohybrids[J].PolymerDegradationandStability,2011,96(12):2376-2382.
[2]WuYQ,YangZH,ZhangHN,etal.Facilefabricationofintumescentfire-retardantPUfoamswithexcellentmechanicalproperty[J].JournalofAppliedPolymerScience,2012,125(4):3226-3236.
[3]LiM,HaoL,YinG,etal.Flameretardedpolyurethanerigidfoamswithacombinationofexpandablegraphite,ammoniumpolyphosphateandmelaminephosphate[J].PolymerDegradationandStability,2010,95(8):1627-1632.