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【行业新闻】海藻酸盐基阻燃涂料增强聚氨酯泡沫的阻燃性能

发布时间：2025-01-07

简介

聚氨酯（PU）泡沫广泛应用于工业和民用领域，但其高度易燃。由海藻酸钠 (SA) 和云母粉制成的环保阻燃涂料，采用简便的直接浸涂方法应用于 PU 泡沫，然后用 Ca2+交联并用聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 改性，分别。涂层PU（SMPU）泡沫保持了原有的多孔网络结构，孔隙率为90.51%，并表现出良好的热稳定性、疏水性和优异的柔韧性。此外，所制备的SMPU泡沫表现出降低的可燃性，例如，SMPU泡沫的燃烧极限氧指数(LOI)为30.5％，而未改性的PU泡沫的燃烧极限氧指数(LOI)为16％。 SMPU 泡沫还具有自熄效果，不会熔滴，并通过 UL-94 V -0 等级。使用锥形量热法注意到燃烧过程中热量释放以及总烟雾和CO 2形成的显着减少。燃烧行为的这些改进可能归因于由不可燃云母粉、SA 和 PDMS 形成的物理屏障，其具有成炭能力。已经证明了一种使用绿色高效阻燃涂料来提高聚氨酯泡沫防火安全性的简便策略。

具有多孔网络结构的软质聚氨酯(PU)泡沫因其优越的弹性、低导热率和良好的透气性而广泛应用于工业和民用领域，特别是在家具生产、保温隔热和建筑施工中。不幸的是，PU 泡沫独特的开孔结构、大表面积和石油基化学成分使其极易点燃和燃烧。当接触火源时，PU泡沫几乎立即被点燃并迅速燃烧，释放大量热量，并伴随形成含有有毒气体的黑烟，以及大量熔融液滴，加速火势蔓延。，对人类生命和财产安全构成潜在威胁。因此，提高PU泡沫的阻燃性能十分必要。

材料

海藻酸钠（SA）、云母粉（GA-1）、氯化钙(CaCl2)、环己烷、PDMS预聚物、固化剂(Sylgard 184B)、PDMS由PDMS预聚物(硅氧烷)、 PU 泡沫。

制备

1、SMPU泡沫的制备

首先将0.3g SA溶解于30mL蒸馏水中，然后加入3.0g云母粉，搅拌3h。之后，将PU泡沫放入混合物中并缓慢搅拌4小时。然后，将泡沫在90℃下干燥。接下来，将其置于1.5％CaCl 2溶液中并搅拌3小时。随后在90℃下干燥，得到SA和云母粉涂覆的PU（MPU）泡沫。最后，将0.5g PDMS预聚物(Sylgard 184 A)和0.05 g固化剂(Sylgard 184B)添加到30 mL环己烷中并搅拌。将MPU泡沫浸入溶液中并持续搅拌。然后在95℃下干燥2h，得到PDMS改性PU(SMPU)泡沫。

主要研究结论

图1、 (A) 云母粉、(B, C) PU 泡沫和 (D) 的 SEM 图像 single bond F) SMPU 泡沫

图2、 (A) 云母粉的粒度分布。 (B) 云母粉、PU 和 MPU 泡沫的 FTIR 光谱。 (C) SMPU 泡沫的汞挤出/侵入曲线。 (D) SMPU 泡沫的孔径分布

图3、(A) TGA 和 (B) DTG 曲线。 (C) SMPU 和 PU 泡沫的导热率

图4、在垂直燃烧测试中，(A) SMPU 泡沫第一次点火期间和 (B) 第二次点火期间的数字图像

图5、PU 和 SMPU 泡沫的 (A) HRR、(B) THR、(C) TSP (D) CO 2 P 相对于时间的曲线。 (E) PU 泡沫和 (F) SMPU 泡沫在锥形量热测试前后的数字图像

结论

本工作展示了一种有效增强PU泡沫阻燃性的简便方法，即通过浸涂法制备由云母粉和SA组成的环保涂料，然后分别用Ca2+交联和用PDMS改性。 SWPU泡沫具有多孔结构，孔隙率为90.51%，具有疏水润湿性，水接触角为138.3°，并且具有优异的柔韧性。更重要的是，与纯PU泡沫相比，SMPU泡沫的阻燃性显着提高，并通过了UL-94 V -0等级。 SMPU泡沫的LOI值达到30.5%，pHRR和THR分别降低69.2%和23.3%。此外，SMPU泡沫具有自熄性，燃烧时不会产生液滴。认为阻燃性能的增强主要源于云母粉的不燃性形成的物理屏障，以及SA和PDMS优异的成炭能力。利用这些优点，这种涂层PU泡沫在各种实际应用中可能具有巨大的潜力，例如具有更好阻燃性的隔热材料。