2024年3月31日发(作者:自然奥秘)
96 期 工程塑料应用
Vo1.41.NO2
Feb.2Ol3
ENGrNEERING PLASTICS APPLICAT10N
doi:lO.3969q.issn.1001-3539.2013.02.021
【BMIMIPF6改性三聚氰胺对硬质聚氨酯泡沫
阻燃性能的影响
李艳伟
(沈阳航空航天大学,沈阳110136)
摘要:采用咪唑基离子液体1.丁基一3.甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF )对三聚氰胺(c H6N )进行改性,研
究改性C H 对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响。结果表明,与未改性C H N 相比,改性C 可明显提高硬
质聚氨酯泡沫的阻燃性能,当改性C H 的质量分数为25%时,硬质聚氨酯泡沫的极限氧指数从21.90%提高到
24.95%。综合考虑极限氧指数、水平燃烧速度、质量保持率、总放热量等因素,当[BMIM]PF 与c ^N 的质量比为
6:4、改性C H6N 的质量分数为25%时,阻燃效果较好,极限氧指数可达24.70%,水平燃烧速度为33.4 mm/min。
关键词:咪唑基离子液体;三聚氰胺;阻燃性能;硬质聚氨酯泡沫
中图分类号:TQ328.3 文献标识码:A 文章编号:1001.3539(2013)02.0096.04
Effects of Melamine Modified by 1-Buty-3-Methylimidazolium Hexaflu0rOphOsphate on
Flame Retardancy of Rigid Polyurethane Foams
LiYanwei
(ShenyangAerospace University,Shenyang 110136,China)
Abstract:Effects of melamine(C3H6N6)modified by imidazolium based ionic liquid 1一butyl一3一methylimidazolium
hexanuor0phosphate([BMIM]PF6)on flame retardancy of rigid polyurethane foams were investigated.The results show that
comparing with unmodiifed C3H6N6,C3H6N6 modiifed with[BMIM]PF6 can improve the lfame retardancy of the irgid polyurethane
foams signiicantlfy and the limited oxygen index increases from 2 1.90%to 24.95%when the mass fraction of modiifed C3H6N6 is
25%.Comprehensive considering ofthe limited oxygen index value,horizontal burning speed,mass retention rate,total heat release
quantity etc.,when mass ratio of[BMIM]PF6 and C3H6N6 is 6:4 and mass rfaction of modiifed C3H6N6 is 25%,flame retardancy is
excellent,the LOI is up to 24.70%and the horizontal burning speed is 33.4 mm/rain.
Keywords:1-butyl一3・methylimidazolium hexanuOrOphosphate ionic liquid;melamine;flame retardancy;rigid poluretyhane
foam
离子液体是完全由离子组成的液体,是低温
胀阻隔碳层,从而起到阻燃的作用。但是,C,H
(<100 oC)下呈液态的盐,也称为低温熔融盐,它一
般由有机阳离子和无机阴离子组成。离子液体的结
构决定了它是一种良好的表面活性剂。已在无机矿
单独使用时阻燃效率不高,通常与磷配合使用,以改
善阻燃效果,c H N 的含磷酸盐是这类阻燃剂中的
主体 。
物粉体表面修饰中得到广泛应用,取得了良好的改
笔者采用咪唑基离子液体1.丁基.3一甲基咪唑
性效果[1-51。
六氟磷酸盐([BMIM]PF )对C H6N6进行改性,研究
硬质聚氨酯泡沫质量轻、密度小、导热系数低,
改性c H 对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响。
是一种优良的绝热材料。但是未经阻燃处理的硬质
1实验部分
聚氨酯泡沫在空气中是可燃的,大大限制了其应用。
I.1主要原材料
提高硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能无疑会使其应用领
『BMIM]PF :中国科学院兰州化学物理研究所
域更加广泛[6-7]o
绿色化学中心;
三聚氰胺(C,H N )是应用较早的一种氮系阻
联系人:李艳伟,讲师,主要研究危化品安全、风险评估及阻燃材
燃剂,由于c H 在受热过程中发生升华、挥发、分
料
解等吸热,释放出不燃性气体,在可燃物表面形成膨
收稿日期:2012—11.21
李艳伟:【BMIM]PF 改性三聚氰胺对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响 97
黑料:二异氰酸酯,沈阳新城保温厂;
白料:聚醚多元醇70~100份,有机硅油泡沫
稳定剂4~6份,33%三乙烯二胺的二丙二醇溶液
趋势,当[BMIM]PF 的质量分数为25%时,阻燃效
果最好,极限氧指数达到24.22%;而c H 单独
作为阻燃剂,其质量分数为25%时,硬质聚氨酯泡
沫的极限氧指数最大,仅为21.90%,阻燃效果较差。
为了提高C H6N 的阻燃效果,采用[BMIM]PF 对
C H6N6进行改性。
表1[BMIM]PF 和C H 对硬质聚氨酯泡沫
极限氧指数的影响 %
0.2~0.4份,二月桂酸二丁基锡0.1~0.2份,Fl1发泡
剂1.5~3.5份,水4~7份,沈阳新城保温厂;
c H6N :国药集团化学试剂有限公司。
1.2主要仪器与设备
氧指数测定仪:JF一3型,南京市江宁区分析仪
器厂;
水平垂直燃烧测定仪:CZF-3型,南京市江宁
区分析仪器厂;
综合热分析仪:HCT-1型,北京恒久科学仪器
厂。
1.3试样制备
(1)[BMIM]PF6改性C3H6N6的制备 】。
在一定量的[BMIM]PF 中加入其5 l0倍的
水,然后加入一定量的C,H6N 粉末,在常温、超声波
条件下,反应0.5 h。反应结束后,抽滤,干燥,得到
[BMIM]PF6改性c3H6N6,备用。
f2)阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备。
按质量比1:1精确称量黑料和白料,分别倒
人不同的容器中,备用。准确称量一定质量分数的
【BMIM]PF 改性C。H6N 加人白料中,然后将黑料
倒人白料中,混合均匀,搅拌至发泡反应开始10 S
后,立即注人模具,经化学反应并发泡后即得到阻燃
硬质聚氨酯泡沫,最后在90℃下熟化24 h。
1.4性能测试
极限氧指数按照GB/T 2406.2-2009测试,采
用顶端点燃法;
水平燃烧速度按照GB/T 2408-2008测试;
热性能分析:N'氛围,温度范围为22~800℃,
升温速率为2O℃/rain。
2结果与讨论
2.1 阻燃剂用量对硬质聚氨酯泡沫极限氧指数的
影响
(1)[BMIM]PF 和C,H6N 对硬质聚氨酯泡沫极
限氧指数的影响。
分别以[BMIM]PF 和C,H6N 作为阻燃剂,当
加入质量分数分别为15%,20%,25%,30%时,测定
硬质聚氨酯泡沫的极限氧指数,结果见表l。由表
1可以看出,[BMIM]PF 对硬质聚氨酯泡沫有一定
的阻燃效果。随着[BMIM]PF 质量分数的增加,硬
质聚氨酯泡沫的极限氧指数呈现先增大后减小的
另外,实验发现,[BMIMIPF 与原材料的相容
性好,硬质聚氨酯泡沫发泡比较均匀;而c H 与
原材料的相容性不好,硬质聚氨酯泡沫中存在明显
的固体颗粒沉积,均匀性不好,影响硬质聚氨酯泡沫
的力学性能。
(2)[BMIMIPF 改性C H6N6对硬质聚氨酯泡沫
极限氧指数的影响。
设【BMIM]PF 与C H6N 的质量比分别为4:6,
5:5,6:4,采用[BMIM]PF6对C3H6N6进行改性,
当BMIM]PF 改性C H N 的质量分数为25%时,
测定硬质聚氨酯泡沫的极限氧指数,结果见表2。
表2 IBMIMIPF6改性C3H6 N6对硬质聚氨酯泡沫
极限氧指数的影响
项目
堡 篁塑塑 :! 丝:: :
由表2可以看出,与未改性C H N 相比,改性
C H6N 对硬质聚氨酯泡沫的阻燃效果大大提高,当
改性C,H6N 的质量分数为25%时,极限氧指数从
21.90%提高到24.95%。这主要是由于阻燃体系中
同时含有阻燃元素N和P,N和P具有协效阻燃的
作用,使极限氧指数提高。对c H 进行改性时,
[BMIM]PF 用量对硬质聚氨酯泡沫的极限氧指数
有一定影响,当[BMIM]PF 与c H6N 的质量比为
4:6时,极限氧指数最高;随着[BMIM]PF 用量的
增加,极限氧指数减小,但变化不大。由此可见,阻
燃体系中的N,P配比对硬质聚氨酯泡沫的阻燃效
果有一定影响。
2.2[BMIM]PF6改性C H6N6对硬质聚氨酯泡沫
水平燃烧速度的影响
水平燃烧速度主要测定在规定火源直接燃烧
下材料的不燃烧性能。分别以[BMIM]PF ,C H6N
及【BMIM]PF 改性C,H6N 作为阻燃剂,对硬质聚
98 工程塑料应用 2013年,第41卷,第2期
氨酯泡沫进行阻燃,测定硬质聚氨酯泡沫的水平燃
烧速度,结果见表3和表4。
表3阻燃剂用量对硬质聚氨酯泡沫水平燃烧速度的影响mm/min
表4 BMIMIPF 与C3II6 的质量比对硬质聚氨酯泡沫
水平燃烧速度的影响
项目 【呈 ] 旦 ! 堕垦些
4:6 5:5 6:4
燮塑婆壁 ! : ::2 11:! !:! :!
注:[BMIM]PF 改性C,H6N 的质量分数为25%。
由表3可见,加入阻燃剂[BMIM]PF6,C H6N
后,硬质聚氨酯泡沫的水平燃烧速度大大降低,同样
用量情况下,[BMIM]PF 的效果比c H6N 好。实
验发现,未加入阻燃剂,测定硬质聚氨酯泡沫的水平
燃烧速度时,硬质聚氨酯泡沫全部燃尽,熔融滴落现
象严重。加入阻燃剂后,硬质聚氨酯泡沫离开火焰
后不能继续燃烧,具有很好的自熄性,无熔融滴落现
象,燃烧表面有结炭现象。随着【BMIM]PF 用量的
增加,硬质聚氨酯泡沫的水平燃烧速度总体呈降低
趋势,当质量分数为25%时,水平燃烧速度最小,仅
为29.0 mm/min。
由表4可见,改性C 6N 时,随着[BMIM]
P 用量的增加,硬质聚氨酯泡沫的水平燃烧速度
逐渐降低。与未改性C,H6N 相比,当[BMIM]PF
与C H 的质量比为6:4时,硬质聚氨酯泡沫的
水平燃烧速度从67.6 mm/min降低到33.4 mm/
min。主要是由于[BMIM]PF 的用量增加,受热过
程中生成的磷氧化物越多,能更好地促进泡沫基体
成炭,膨胀的炭层能阻断泡沫与火焰的接触,使燃烧
速度下降直至熄灭。实验发现,加入不同质量比的
[BMIM]PF 与c H N 后,测定硬质聚氨酯泡沫的
水平燃烧速度时,硬质聚氨酯泡沫离开火焰后不能
继续燃烧,具有很好的自熄性,无熔融滴落现象,燃
烧表面有结炭现象。
2.3热性能分析
不同质量比的[BMIM]PF 与c,H6N 阻燃硬质
聚氨酯泡沫的热重(TG)曲线如图1所示,测定结果
如表5所示。
由图1和表5可以看出,不同质量比的
[BMIM]PF 与C H N 阻燃硬质聚氨酯泡沫的第一
阶段失重温度在240~340℃之间。这主要是由于
fBMIM]PF 和c H 的热分解温度分别在280℃
温度/℃
[BMIM]PF6与C3H6N6的质量比:l一4:6;2—5:5;3—6:4
图1不同质量比的[BMIM]PF 与C,H6N 阻燃
硬质聚氨酯泡沫的TG曲线
表5不同质量比的[BMIM1PF 与C3H N 阻燃
硬质聚氨酯泡沫的TG测定结果
[BMIM]PF 开始失重 第一阶段 第一阶段 775℃时的
与C H6N 温度/ 失重温度 质量保持 质量保持
重量 堇旦 垩 奎
4:6 240 240~340 70 l9.25
5:5 260 260~340 66.25 18.75
6:4 240 240~335 73.75 27.5
和250 oC左右,阻燃剂分解及硬质聚氨酯泡沫燃烧
引起的;后续的缓慢失重主要是由于硬质聚氨酯泡
沫燃烧而引起的。
由图1和表5还可以看出,[BMIM]PF 与
C H 的质量比不同时,硬质聚氨酯泡沫的开始失
重温度、第一阶段的质量保持率和775 cI二时的质量
保持率均发生变化。当[BMIM]PF 与c,H 的质
量比为6:4时,硬质聚氨酯泡沫第一阶段质量保持
率最大,为73.75%,775℃时的质量保持率最高达到
27.5%。
不同质量比的[BMIM]PF 与C3H N6阻燃硬质
聚氨酯泡沫的差热分析(DTA)曲线如图2所示。
lIJu 2uU 3u【J 400 uu 600 700 800
温度/℃
BMIM]PF6与C H6N6的质量比:1—4:6;2—5:5;3—6:4
图2不同质量比的[BMIMIPF 与C3H.N 阻燃
硬质聚氨酯泡沫的DTA曲线
由图2可以看出,[BMIM]PF 与C3H6N 的质
量比不同时,硬质聚氨酯泡沫燃烧过程中的总放
热量、燃烧热释放速率的峰值不同,当质量比例为
4:6时,总放热量最小,燃烧热释放速率最低,热稳
定性较好。
3结论
(1)当[BMIM]PF 与c。H6N6的质量比为4:6、
李艳伟:[BMIM]PF 改性三聚氰胺对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响
[BMIM]PF 改性c。H N 的质量分数为25%时,硬
modiifcation and cathode over potential on deposit characteristics
质聚氨酯泡沫的极限氧指数可达24.95%。
in aluminum electro refining using EMIC-A1C13 ionicliquid
(2)与未改性C H6N6相比,改性C3H6N6可有效
electrolyte[J].Electro ChimicalActa,2009,54(26):6661—6667.
【4]Wang Mei,Schneider A,Niedzi61ka-J6nsson J,et a1.Covalent tflO—
提高硬质聚氨酯泡沫的不燃烧性。当[BMIM]PF
diifcation of boron--doped diamond electrodes with all imidazolium・-
与c,H N6的质量比为6:4、改性c,H N 的质量分
based ionic liduid[J].ElectrochimicaActa,2010,55(5):1 582—1 587.
数为25%时,硬质聚氨酯泡沫的水平燃烧速度为
[5】Chen Long,Ding Yunsheng,Wang Ping,et a1.The modification
33.4 rnlTl/min。
of Mg(OH)2 by l—n—tetradecyl一3-carboxymethyl imidazole
(3)当【BMIM]PF6与C3H6N6的质量比为6:4
chloride and its effects on the flame retardancy and mechanical
时,硬质聚氨酯泡沫的质量保持率最高。
properties of LLDPE[C].Annual Meeting of Communication of
Excellent Essays for the Graduate Student of Hefei University of
(4)当[BMIM]PF 与C H6N 的质量比为4:6
Technology,2008.
时,硬质聚氨酯泡沫的总放热量最小,燃烧热释放速
[6]Zatorski W,Brzozowski Z K,Kolbrecki A.New developments
率最低。
in chemical modiifcation of ifre—safe rigid polyurethane foams[J].
f5)综合考虑极限氧指数、水平燃烧速度、质量
PolymerDegradation and Stability.2008.93:2071_2071.
保持率、总放热量等因素,当[BMIM]PF 与c,H N6
[7]赵治安,鲁广斌,鲁健.聚氨酯泡沫塑料火灾危险性分析及其防
的质量比为6:4、改性C H6N 的质量分数为25%
火措施[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2002,16(5):143—
146.
时,硬质聚氨酯泡沫的阻燃效果较好。
Zhao Zhian,Lu Guangbin,Lu Jian.The toxicity ofurethane ofams
参考文献
ifre hazards and the fire・protection measures[J].Journal of Hefei
[1】Wu Shuying,Ding Yunsheng,Zhang Xiaomin,et a1.Structure and
universiyt oftechnology(Social Sciences),2002,16(5):143-146.
morphology controllable synthesis of ag f carbon hybrid with ionic
[8]欧育湘,赵毅,韩廷解,等.环境友好型阻燃剂一三聚氰胺及其盐
liquid as soft・template and their catalytic properties[J].Journal of
类[J].塑料,2009,38(2):35—37,74
Solid State Chemistry.2008 181(9):2 l71—2 177. OU Yuxinag,Zhao Yi,Han Tingiie,et a1.Environmental friendly
[2]Bermfldez M D,Espejo F J C,Martinez—L6pez E,et a1.Abrasive
lfam e retardants—m elamine and its salts[J].Plastic,2009,38(2):35—
wear under multiscratching of polystyrene+single—walled 37.74.
carbon nanotube nanocomposites.Effect of sliding direction and
[9]Zhang Fangzhi,Zhang Hong,Su Zhixing.Surface treatment of
modification by ionic liquid.[JJ.Applied Surface Science 2011,
magnesium hydroxide to improve its dispersion in organic phase
257(2I1:9073—9081.
by the ultrasonic technique[J].Applied Surface Science,2007,
[31 Pradhan D,Mantha D,Reddy R G.The effect ofelectrode surface
253(18、:7 393—7397.
2012年国内钛白粉产量增加7.7%
成果转化、调整产业产品结构有着重要作用。(工程塑料网)
国家化工行业生产力促进中心钛白分中心不久前透
长春应化所浙江新材料研究基地项目开工
露,钛白分中心发布的对全国现有正常生产的48家规模 中科院长春应化所浙江化工及材料研究基地项目开工
以上的钛白生产商的最新统计数据显示,2012年其综合产 仪式不久前在浙江省临安市青山湖科技城举行,该基地将主
量为188.6万吨;以此推算,2012年全国钛白粉总产量为
要开展新材料的研发。据介绍,近几年来,长春应化所先后
189万t,比2011年的175.5万t,增加了13.5万t,增幅为 与杭州市化工研究院、巨化集团、新安化工、横店化工等多家
7.7%。 (工程塑料网)
企业进行了项目合作,为基地的诞生奠定了基础。
国产SEPS即将工业化生产
(中塑在线)
不久前,中石化巴陵石化公司年产2万t SEPS工业化
欧盟修订REACH法规附件XVII
装置项目可行性研究报告获中石化总部批复。该项目建成 不久前,欧盟向WTO秘书处通报了修订化学品注册、
后,将打破美国和日本公司对全球SEPS市场的垄断。
评估、授权和限制的法规No 1907/2006附件XVII:关于多
(中化新网) 环芳烃(G/TBT/N/EU/73)草案。
河南煤化省级碳纤维工程中心获批
此法规草案提议,如果与人的皮肤或口腔直接或长时间
不久前,经河南省科技厅批准,河南煤化集团永煤碳纤
接触的橡胶或塑料部件在其正常或合理可预见使用条件下,
维公司获批建立河南省碳纤维工程技术研究中心。 包含的任何一种多环芳烃超过l mg/kg时,该产品应不得向
碳纤维工程技术研究中心的获批,显示了永煤公司碳纤
公众提供或出售。该通报的拟批准日期为2013年下半年,
维研发的技术水平,对该公司提升自主创新能力、推动科技 拟生效日期是自欧盟官方公报公布起20天。 f中化新网)
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