积分: 您当前的位置: 首页>新产品 · 新技术 · 新专利

阻燃剂TCEP含量对聚氨酯弹性体性能影响

时间:2018/5/16 13:52:59来源:中国知网作者:ChinaPU

摘要: 采用磷酸三(β氯乙基)(TCEP)作为阻燃剂,研究了TCEP用量对聚氨酯弹性体的阻燃性能和力学性能的影响结果表明,随着TCEP用量的增加,聚氨酯弹性体的极限氧指数升高,阻燃性能得到提升,但是硬度力学强度下降,断裂伸长率升高当用量达到6%以上时,聚酯型聚氨酯弹性体的氧指数达到28以上,聚醚型聚氨酯弹性体达到27以上,均符合弹性体材料的阻燃要求,综合考虑力学性能,TECP在阻燃聚氨酯弹性体中的用量应控制在5%6%之间

关键词: TCEP,聚氨酯弹性体,阻燃性能,力学性能

聚氨酯(PU)是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加成聚合得到的一类高聚物聚氨酯弹性体作为聚氨酯材料的一种,由于它具有优异的耐磨性高强度和高伸长率良好耐油性宽硬度范围内保持较高弹性,因此在国民经济中很多领域得到广泛应用,但是聚氨酯弹性体的易燃性和烟雾毒性又造成了在应用上的困扰,对使用安全提出了更高的要求TCEP作为一种既含磷又含氯的液体阻燃剂,在其他材料中具有不错的阻燃效果,本实验采用TCEP作为阻燃剂,在对不同类型聚氨酯弹性体的阻燃性能考察的同时,着重考察加入TCEP后对聚氨酯弹性体的力学性能的影响

1  实验部分

1. 1  实验原料

聚醚多元醇330NMn = 3800,浙江瑞森化工有限公司;聚酯多元醇2325Mn = 1900,青岛新宇田化工有限公司; 苯酐聚酯多元醇YT4200Mn = 350,青岛新宇田化工有限公司;多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI,工业级,东大化学有限公司;1. 4丁二醇(BDO) ,分析纯,天津博迪化工有限公司;磷酸三( β氯乙基)( TCEP),济南泰星精细化工有限公司;催化剂T18,浙江瑞森化工有限公司

1. 2  主要实验测试仪器和标准

使用台湾高铁检测仪器有限公司的万能测试仪,按照GB /T 104292测试材料的力学性能;按照GB /T 53192 测试邵A 硬度;利用南京市江宁区分析仪器厂的氧指数测定仪,按照GB /T 2406测定弹性体的氧指数

1. 3  聚氨酯弹性体的制备

本实验采用一步法制备聚氨酯弹性体:将一定量的多元醇加入到反应器中,升温至115,抽真空2h以脱除多元醇中的水分;降至室温后加入其他原料进行高速混合,数秒后浇注到自制玻璃板中,在抽真空环境下固化15h

2  结果与讨论

2. 1  TCEP含量对聚氨酯弹性体的氧指数影响


1  TCEP含量对聚氨酯弹性体氧指数的影响

由图1可以看出,聚酯型比聚醚型的阻燃效果更好,随着TCEP含量的增加,聚氨酯弹性体的氧指数也在不断增加TCEP含量在6%时,聚酯型弹性体可以达到28,而聚醚型弹性体的为26; 但当TCEP含量增加到8%时,聚醚型弹性体的氧指数也可以达到28,聚酯型则更高说明了TCEP在达到一定浓度下对弹性体的阻燃性能有很大的提高,使其具有难燃性这是由于TCEP中既含有磷又含有氯,遇火燃烧分解过程中产生磷酸层,形成了不挥发性的绝热保护层覆盖于燃烧面,隔绝了氧气的供给,使燃烧停止,并且产生的聚偏磷酸能促进聚合物燃烧分解向碳化进行,并生成一定量的水,从而有利于阻止燃烧同时分解释放的氯化氢等气体形成气体覆盖层,与磷形成的固相覆盖层协同抑制材料燃烧

2. 2  TCEP含量对聚氨酯弹性体硬度的影响

由图2可见,聚酯型的弹性体比聚醚型的硬度要大,TCEP的加入对两者的硬度影响相同; 加入TCEP后的聚氨酯弹性体硬度出现下降,在含量达到6%以上时,下降程度较快,含量较低时下降的不明显

 

2  TCEP含量对聚氨酯弹性体硬度的影响

2. 3  TCEP含量对聚氨酯弹性体拉伸性能的影响

 

3  TCEP含量对聚氨酯弹性体拉伸性能的影响

由图3可以看出,随着TCEP含量的增加,弹性体的拉伸强度均出现下降,聚酯型始终比聚醚型的要高很多分别由18. 5MPa下降到13. 1MPa10. 8MPa下降到6. 5MPaTCEP含量较低时,拉伸强度下降比较缓慢,当含量分别达到6%8%时,两种类型的弹性体的拉伸强度开始下降较大较快

2. 4  TCEP含量对聚氨酯弹性体撕裂性能的影响

由图4可知,随着TCEP的加入量不断增加,弹性体的撕裂性能也在不断下降,当含量较低时,聚酯型和聚醚型弹性体的撕裂强度下降不明显,但当含量达到6%时两种弹性体的撕裂强度开始下降较大分别由66. 7kN/m下降到58. 9kN/m52. 4kN/m下降到44. 3kN/m

 

4  TCEP含量对聚氨酯弹性体撕裂性能的影响

2. 5  TCEP含量对聚氨酯弹性体断裂伸长率的影响

 

5  TCEP含量对聚氨酯弹性体断裂伸长率的影响

由图5可知,随着TCEP的加入量的增加,聚酯和聚醚型聚氨酯弹性体的断裂伸长率在不断地增加,当含量分别高于6%4%时,两种弹性体的断裂伸长率上升较快,聚酯型的断裂伸长率始终大于聚醚型

综上所述,由图35TCEP使用量对聚氨酯弹性体力学性能的影响来看,无论是聚酯型还是聚醚型的,拉伸强度撕裂强度都呈现下降趋势,断裂伸长率呈现上升趋势,这可以从聚氨酯弹性体的结构和分子间作用力进行分析解释聚酯多元醇和聚醚多元醇构成聚氨酯弹性体分子链的软段部分,PAPIBDO反应生成的链段构成聚氨酯弹性体分子链的硬段在聚氨酯弹性体材料中,硬段部分由于极性强并且硬段之间的极性相近,所以会相互吸引聚集形成硬段微区,起着物理交联点的作用;硬段中的不同基团中的氧原子氮原子等与氢原子结合形成了大量的氢键,氢键的存在增强了物理交联点的作用与分子内化学键的键合力相比,氢键是一种物理吸引力,它比原子之间的键合力小得多,并且随着分子之间的距离的增加急剧降低大量的氢键存在,可使聚氨酯弹性体具有较高的强度,氢键越多,分子间作用力越强,材料的强度越高TCEP是一种具有酯基的液体,它能起到部分的增塑作用,使聚氨酯弹性体分子间的距离增加,从而使聚氨酯分子间的氢键显著减弱,聚氨酯大分子链由于受束缚的作用力变小,因而热运动增强在外力的作用下,聚氨酯大分子链甚至可发生相互滑移所以,随着TCEP用量的增大,聚氨酯弹性体的拉伸强度撕裂强度硬度均下降,断裂伸长率增加

3  结论

(1)TCEP是一种有效的添加型阻燃剂,能够有效提高聚氨酯弹性体的极限氧指数TCEP 用量在6%以上时,聚酯型聚氨酯弹性体的氧指数能够达到28以上,聚醚型弹性体的氧指数达到27以上,均满足弹性材料对阻燃性能的要求

(2)TCEP作为一种液体阻燃剂,对聚氨酯弹性体的力学性能有着显著的影响,TCEP的加入使得弹性体的硬度拉伸强度撕裂强度均下降,断裂伸长率提高TCEP含量为6%以上时,影响更大综合氧指数和力学性能来看,加入TCEP的含量应该控制在5%6%之间,可以获得理想的阻燃弹性体材料

 

 

 

 

 

>> 去ChinaPU首页

中国聚氨酯网微信公众号

更多资讯!欢迎扫描左方二维码关注中国聚氨酯网官方微信(wwwchinapucom)

下载报告月度排行更多>

  • 免费报告
  • 收费报告
西藏加固

联系电话:021-62780628 工作时间:周一到周五 08:30-17:30 沪ICP备05045343号

上海贝茨商务资讯有限公司 chinapu.com @ 版权所有2004


扫码关注微信公众平台