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摘 要

本文以三聚氰胺、季戊四醇为原料合成一系列阻燃剂，通过控制变量法分别在不同条件下对溶剂用量、反应的温度、原料的比例、反应的时间等进行一系列研究，并且根据其结果对合成工艺进行了优化，因此得出了关于阻燃剂在合成过程中的最佳生产工艺，之后再将阻燃剂与聚醚多元醇、异氰酸酯等原料合成聚氨酯材料，研究了该材料的阻燃性能。

关键词：三聚氰胺; 季戊四醇; 阻燃剂; 聚氨酯

Abstract： Polyurethane foam is widely used, but the density of polyurethane foam material is small, the specific area is large, the polyurethane foam without flame retardant treatment is particularly easy to burn.

This article adopted by melamine, pentaerythritol as raw material to fit into a series of flame retardant, respectively, the reaction temperature, reaction time, raw material consumption, solvent dosage, etc are discussed in this paper, to synthesis process is optimized by the orthogonal experiment method, to find the best in the process of different kinds of flame retardant synthetic production process, then the flame retardant and polyether polyols, isocyanate and other raw materials to synthesize polyurethane and study the flame retardant properties of the material.

Keywords: melamine; pentaerythritol ; Flame retardant; Polyurethane

目录

1.前言 4

1.1聚氨酯材料的燃烧过程以及聚氨酯材料的制备简介 4

1.2阻燃剂的简介 5

1.3三聚氰胺 6

1.4三聚氰胺季戊四醇体系阻燃剂机理 6

2.实验部分 6

2.1主要原料与实验仪器 6

2.2阻燃剂合成 6

2.3 聚氨酯材料的合成 6

2.4阻燃型聚氨酯材料的合成 7

3.结果与讨论 7

3.1反应时间对阻燃剂产率的影响 7

3.2溶剂用量对阻燃剂产率的影响 7

3.3反应温度对阻燃剂产率的影响 8

3.4原料的摩尔比对阻燃剂产率的影响 9

3.5 三聚氰胺季戊四醇体系最佳合成工艺条件的确定 9

3.6对阻燃剂进行红外分析 10

3.7 阻燃性能测试 11

结论 12

参考文献 13

致谢 14

1.前言

聚氨酯（PU）泡沫塑料具有密度低，绝缘性好的特点，而且具有较强的压缩强度及突出的耐腐蚀性，其在包装材料、建筑材料、隔热材料等方面都得到了非常广泛的应用^[1]。聚氨酯材料在深海探测、航天航空、水性涂料、建筑材料、胶黏剂等方面都有广泛的应用，总之，其涉及面特别广泛，人们的日常的生活以及工作制造等各个方面都有涉及到。但是因为聚氨酯泡沫材料具有多孔性且密度低的特点，遇到火的时候比较容易燃烧并且很难自熄，在结构上具有可燃的碳氢链段，在燃烧的时候会产生大量的烟尘及CO等有毒气体，给灭火带来困难的同时，并且也会危害到人体的健康及环境安全^[2]。所以，对于聚氨酯材料来说，仍然存在需要改善的缺点，如果不添加阻燃剂的话，那么当聚氨酯材料遇到火燃烧的时候会非常的及其迅猛并且快速降解，其在热降解的过程中会不可避免的产生大量的有毒烟雾。那么要使聚氨酯应用更加广泛、更加安全，就必须加入适当的阻燃剂。总的来说，提高聚氨酯泡沫的阻燃性能是件刻不容缓的并且是非常重要的事情。

1.1聚氨酯材料的燃烧过程以及聚氨酯材料的制备简介

聚氨酯材料在燃烧的时候，关于其燃烧过程大致可以分为五个阶段，这五个阶段如下：第一个阶段，是热量继续；第二个阶段，是热分解或降解与挥发；第三个阶段是着火；第四个阶段是热传递；第五个阶段是延伸。当聚氨酯材料和物体本身周围的热源发生一些接触的时候，因为聚氨酯材料的导热系数相对来说是比较低的，所以这时聚氨酯材料的温度会迅速的上升；那么，当达到聚氨酯材料的分解温度时候，聚氨酯材料就会分解和降解产生出许多可燃的气体，所产生的可燃气体就会和空气中的氧气发生反应，之后并产生热量，并且，把热量传导在临近区域，使火焰延伸开来，之后重复上述步骤^[3]。

对于在聚氨酯材料的合成过程中，它合成主要的原料是聚醚和异氰酸酯，除此之外，还会加入一些扩链剂和交联剂，可以用来调节软段和硬段的比例，从而因此可以生产出不同的符合目的要求的产品。除此之外，为了确保材料在生产的过程中，反应可以预期的顺利的进行下去，对于催化剂^[4]也是不可或缺的，因为它们可以非常高效的控制在生产过程中特定反应的速度，这样就可以提高目的产物的产率。为了改变以及完善聚氨酯材料和非聚氨酯材料的一些特征和性能，有时候会根据目的产物的需要，加入一些有差异的表面活性剂^[5]，在泡沫塑料中，可以用来改变气泡大小达到自己的要求，这样，对气泡结构的稳定性起到了至关重要的作用；而在非泡沫塑料中，这些表面活性可以用于消泡和排气，减少表面缺陷等^[6]。

1.2阻燃剂的简介

阻燃剂主要的作用就是可以抑制住火焰的扩大与传播或者起到阻止材料的引燃的作用，是一种阻碍火焰燃烧的助剂。关于阻燃剂，应该起到至少下面所介绍的其中一种功能：（1）可以和燃烧产物反应，并且可以生成不燃烧的物质；（2）可以分解出能够终止自由基氧化反应的物质；（3）可以在起火的温度或者接近起火的温度下吸热分解成不可燃的物质^[7]。对于阻燃来说，阻燃材料在类别上可以分为添加型阻燃剂、反应型阻燃剂等；笼统的说，反应型阻燃剂就是将起到阻燃作用的基团或者阻燃单体与聚合物反应，将其接在聚合物中，这样就可以达到了阻燃的效果，而添加型阻燃剂就是直接的进行物理上的混合，将阻燃剂分散于聚氨酯基体当中。按照具体方式分的话，可以分为为凝聚相阻燃剂和气相阻燃剂。按照阻燃剂的成分不同，阻燃剂可以分为无机阻燃剂、有机阻燃剂等等；根据阻燃剂所含有的元素分类，阻燃剂可以分为卤素、磷系、氮系、硅系等。

对于卤系阻燃剂来说，即使阻燃的效果是非常显著的，但是，含有卤素的阻燃剂因为具有毒性并且会对生态系统以及环境造成危害，高温条件下会释放出有毒气体，所以现在采用无卤阻燃剂。无卤阻燃剂，顾名思义就是不含有卤素的，并且不采用氧化锑为协同阻燃剂、体系自身具有协同作用的一类环保的绿色阻燃剂^[8]。其中包括三个基本的要素：酸源、炭源以及气源，环保型的无卤阻燃剂现在已经成为研究阻燃技术方面的趋势了。

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