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水性聚氨酯是一种环境友好型高分子材料。 本论文,通过加入阻燃剂FRC-6,来合成有机磷阻燃改性水性聚氨酯树脂,并且对于其阻燃性质进行了一定的研究。经过研究发现:随着阻燃剂FRC-6添加量逐步的增多,聚氨酯树脂(PU)的受热分解速率在逐步降低,不过也有着不利的影响:即聚氨酯树脂(PU)受热分解最低起始温度也有所降低。但总体来说,通过添加FRC-6阻燃剂,还是使聚氨酯树脂的阻燃性能得到了较大的提升。 研究数据显示,通过添加阻燃剂FRC-6,使改性后的聚氨酯树脂的受热分解最低起始温度有所低落,同时耐水性也有所低落,但会令热分解速度下降极多并且令燃烧之后的残炭率有所增长。当阻燃剂FRC-6中所含P元素的质量分数占原料总重量的百分比为2.3％时,其氧指数则是28%。通过垂直燃烧测试实验,测得PU的阻燃性能已达到UL294V22级。改性后的聚氨酯树脂其燃烧性质由易燃变为难燃,阻燃性能得到了较大的提升。 阻燃剂FRC-6的阻燃作用可以通过凝聚相阻燃机理来解释。人们知道,任何物质受热升温都必须要达到其自身燃点之上才有可能燃烧,在这个逐步升温的过程中,阻燃剂FRC-6中的P-C键由于键能较低而最先发生断裂,断裂之后含有P元素的基团先是跟氧气发生反应生成磷酸(H3PO4),磷酸立刻受热脱水,继而进一步生成偏磷酸,偏磷酸本身很不稳定,片刻后又会自发聚合成稳定的环状结构的多聚偏磷酸。环状多聚偏磷酸作为一种凝聚相的存在,主要从以下两点来达到阻燃作用:首先,环状多聚偏磷酸可以通过隔绝氧气来阻止燃烧——它以类似覆膜的形式,包裹住聚氨酯材料表面。其次,环状多聚偏磷酸本身又是强酸,它类似浓硫酸,同样具有很强的从聚氨酯材料中强行夺取水分的能力。环状多聚偏磷酸能够迫使聚氨酯脱水炭化从而形成一层炭化保护层来起到一定的隔热作用,并且能有效减少聚合物材料内部可燃性气体的产生和散发。