阻燃剂作为聚氨酯泡沫中一种价格昂贵的添加剂, 其作用非常重要, 阻燃剂添加量并不是越多越好, 还要考虑阻燃剂的添加量对泡沫物理机械性能的影响。鉴于成本 、安全 、满足阻燃技术指标和泡沫物理机械性能等因素的考虑 , 应该优化使用适当的阻燃剂使其发挥最大作用。阻燃剂添加量与氧指数关系见图 1。

    阻燃剂添加量的影响:数据表明, 对于TDCPP阻燃剂,以聚醚多元醇为基计, 10Phr的TDCPP可使PUF的氧指数于 23%, PUF的氧指数随着阻燃剂添加量的增加而增高,但是 TDCPP用量大于 15Phr以后 ,再增加TDCPP的用量 , 试样的氧指数提高的十分有限。

    不同阻燃剂的影响:由图 1可以看出 ,不同的阻燃剂在聚氨酯泡沫中的阻燃作用各不相同 , 随阻燃剂含量的变化,阻燃作用变化规律也不一样,这主要是受阻燃剂的种类差异以及阻燃剂与聚氨酯泡沫相容性的影响 。

    按照阻燃机理, 磷能在燃烧过程中与聚合物或周围环境的氧相互作用生成磷酸、偏磷酸和聚偏磷酸等一系列衍生物, 这些玻璃状的液态衍生物热稳定性高 ,可在高聚物的表面形成一层隔离膜 。它的形成, 既可以阻挡火焰区热量传入使高聚物分解,又可阻挡分解出的可燃气进入火焰区, 况且高聚物分解和可燃气燃烧往往是相互促进的或相互消弱的 ,所以这一液膜覆盖层的形成 ,必然促进阻燃作用的大幅度提高。

    TDCPP是一种不具有反应活性, 但具有阻燃作用的添加型阻燃剂 。随着阻燃剂用量的增加 , 阻燃性能也随之上升, 但在添加量为 20%以上时, 阻燃性能的提高并不明显, 而且阻燃剂与组合聚醚混合后会释放出一些酸性物质 , 在泡沫中还具有一定的增塑作用,会导致泡沫强度的下降,所以阻燃剂的添加量在 15%左右为宜。

    三聚氰胺的阻燃作用主要是它能催化形成结炭固体覆盖层 ,氢氧化铝的阻燃作用在于它一方面能形成三氧化二铝固态保护层 ,在火源和泡沫间形成不燃性的屏障,从而起到阻燃作用;另一方面含有大量的结晶水 ,在泡沫生产过程中很稳定,但在泡沫燃烧时将快速分解,吸热降温。

    阻燃剂的加入会影响聚氨酯泡沫的泡体结构, 产品生产商增加样品中阻燃成分的含量的同时,应充分考虑到阻燃剂对泡沫基本性能 、环境污染等因素的影响,尽量选择经济 、环保 、高效的泡沫阻燃剂。