郭嘉昒 马 慧 李为民 吕利刚

1四川科技职工大学安全工程系 （四川成都 610101）2中北大学化工与环境学院 （山西太原 030051）

聚氨酯是一种由多异氰酸酯和多元醇反应并具有若干个氨基甲酸酯链段的有机高分子材料。聚氨酯材料具有优异的柔韧性、粘接性、耐磨性及耐低温性等诸多优点。聚氨酯材料在新材料工业中占有十分重要的地位，广泛应用于航天、汽车、建筑、涂料、纺织、皮革、家具、家电、包装、军工等领域[1]。但是，未经阻燃处理的聚氨酯材料遇火会燃烧分解，并释放出大量有毒有害气体，存在着一定的安全隐患。因此，聚氨酯材料的阻燃研究十分迫切和必要，近年来，阻燃型聚氨酯逐渐成为聚氨酯材料研究的一个热点领域。

1 国内外研究现状

由于传统卤系阻燃剂带来的环境问题难以解决，各国研究者开始寻求环境友好型阻燃剂，对含氮-磷有机化合物阻燃剂的研究较多。国内外的科研工作者对阻燃材料进行了广泛的研究，目前已取得了不少的研究成果，现综述如下。

王翠翠等[2]研究了2种无卤阻燃剂，采用共沉淀法合成了有机改性的层状双氢氧化物(LDH)，通过X射线衍射（XRD）对其进行性能检测。通过磷酸与三聚氰胺反应制备磷酸蜜胺盐(MPP)，并将其作为插层剂制备磷酸蜜胺盐-蒙脱土(MPM)，对蒙脱土进行了有机改性，用XRD对MPM的结构进行了分析表征。制备了水性聚氨酯-层状双氢氧化物纳米复合材料，并对其氧指数进行了测试。实验结果表明，纳米混合阻燃剂能明显提高水性聚氨酯的阻燃性能。

王娜等[3]用 DOPO（9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）对介孔分子筛MCM-41进行表面改性，将改性后的MCM-41作为阻燃剂与聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）及三聚氰胺（MEL）复配阻燃剂，研究了添加改性MCM-41对聚丙烯（PP）的阻燃性能、力学性能和热性能的影响。结果表明，添加少量DOPO改性分子筛即可显著提高PP的阻燃性能，当改性分子筛的添加量为1%时，阻燃PP的氧指数为32.6，比纯PP提高91.76%；热重分析（TGA）、动态热机械能分析和扫描电镜分析的结果表明，添加少量的改性分子筛MCM-41可催化APP/PER/MEL间的酯化反应，促进体系成炭，形成更紧密的炭层，从而提高材料的阻燃性能。

崔锦峰等[4]以DOPO和顺丁烯二酸酐(MA)为原料合成含磷单体DOPOMA，将其与二元酸、二元醇进行缩聚反应，得到侧链含磷的端羟基饱和聚酯，再将其与甲苯二异氰酸酯（TDI）反应合成含磷阻燃热塑性聚氨酯弹性体。采用红外光谱分析（FT-IR）、热重分析、极限氧指数（LOI）、扫描电子显微镜（SEM）等方法对含磷高聚物的结构、热稳定性、成炭能力等进行了分析。结果表明，随着磷含量的增加，极限氧指数值逐渐增大，分解温度逐渐提高，残炭率逐渐增大，燃烧炭层趋于致密。

马慧等[5]利用聚氧化丙烯二醇、聚四亚甲基醚二醇和1,6-亚乙基二异氰酸酯、三羟甲基丙烷及纳米氢氧化镁、偶氮二磷酸酯及聚磷酸铵制备了聚氨酯弹性体。通过正交试验优化各组分配比及用量，并分析测试其物理性能和燃烧性能。结果表明，优化配方制备的聚氨酯弹性体具有良好的阻燃性能以及力学性能。

邢亚琳等[6]基于磷-氢键与羰基加成反应制备了3种反应型阻燃剂2-(5,5-二甲基-2-氧代-1,3,2-二氧杂磷杂环己基)-2-丙醇（DMTO）、2-(5,5-二甲基-2-氧代-1,3,2-二氧杂磷杂环己基)-2-苯乙醇（RLGL）和 2,4,8,10-四氧杂-3,9-二磷杂[5.5]十一烷-3,9-二氧-3,9-二异丙醇（DPDM），然后将3种反应型阻燃剂添加到聚氨酯中，并分析测试了阻燃性能。实验结果表明，3种阻燃剂促进聚氨酯成炭的效果显著，聚氨酯极限氧指数达到26%。

邓前军等[7]以二异丙醇胺、亚磷酸二乙酯及多聚甲醛为原料，制备了反应型阻燃剂N,N-二（2-羟异丙基）氨甲基膦酸二乙酯（HPAPE），并利用正交试验得到了合成HPAPE的最优条件。利用极限氧指数和垂直燃烧法测试了HPAPE阻燃聚氨酯的性能。结果表明，HPAPE对聚氨酯具有明显的阻燃效果，阻燃聚氨酯的极限氧指数达到26.2%。

冯涛等[8]以蓖麻油、双酚A聚酯二元醇、磷酸酯、氢氧化铝、液化改性二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯为主要原料，制备了一种双组分聚氨酯结构胶，并研究了聚酯多元醇、阻燃增塑剂和阻燃填料等对结构胶阻燃性能和力学性能的影响。结果表明，该阻燃型双组分结构胶各项性能优异，可以达到高速动车组车身部分结构粘接的要求。

彭华乔等[9]以苯甲醛、三氯氧磷、硫氰酸钾、聚磷酸铵及新戊二醇等为主要原料，合成了新型阻燃剂PNSFR，并将其应用于聚氨酯材料的阻燃改性，通过红外和核磁对阻燃结构进行了表征，测试了阻燃及力学性能。结果表明，新合成的阻燃剂PNSFR能显著提高聚氨酯材料的阻燃性能，但其力学性能略有降低。

Lorenzetti等[10]以3,4-二甲基吡唑磷酸盐、聚磷酸铵、磷酸铝和磷酸三乙酯为阻燃剂，使用热重-红外(TGA-FTIR)联用技术，研究了不同价态含磷阻燃剂阻燃聚氨酯材料的性能。结果显示：当阻燃剂分解温度与纯聚合物分解温度范围相同时，磷氧化态的影响变得重要。在这种情况下，在较低的磷氧化态［P(+1)］时，其气相和固相作用同时被观察到；而在较高的磷氧化态［P(+5)］下，仅观察到固相作用。

Joanna等[11]使用N,N'-二（亚甲基环氧基-2-羟乙基）脲和硼酸衍生物制备了1种含硼反应型阻燃多元醇。研究发现，硼酸盐作为多元醇组分的应用以及同时作为聚氨酯泡沫配方中的阻燃剂是非常有利的。与标准泡沫体相比，所制备的聚氨酯泡沫体具有更低的脆性、更高的抗压强度和闭孔含量，以及优良的阻燃性。

2 展望

阻燃聚氨酯材料已成为高分子材料研究与应用领域的热点，聚氨酯阻燃材料研究不仅是当前安全生产和民用领域的迫切需求，而且对促进企事业单位生产安全、消除可能的火灾隐患、保障广大市民的生命财产安全具有重要的意义。随着社会经济的发展以及人们环保意识的逐渐增强，对于具有优良阻燃性能的新型高效环保聚氨酯阻燃材料的研究越来越受到重视；高效、无卤、无毒、低烟、绿色环保将是今后阻燃聚氨酯材料的发展方向。