本文选用了磷系、氯系、硼系、氮系、磷-氮系阻燃剂通过浸渍的方式对软质聚氨酯泡沫进行处理，并利用热分析方法，对其热分解进行测试，结果发现，添加阻燃剂以后，软质聚氨酯泡沫的失重过程变得较为复杂，热分解反应的表观活化能有较大的影响，并发现六偏磷酸钠对聚氨酯软泡有较好的阻燃效果。

　　关键词： 阻燃剂 聚氨酯泡沫 动力学参数

　　1 前言

　　聚氨酯泡沫塑料由于含可燃的碳氢链段、密度小、比面积大，未经阻燃处理的聚氨酯泡沫是可燃物，遇火燃烧并且分解，产生大量的有毒烟雾，给人员疏散和灭火带来很大的困难。特别是聚氨酯软泡（FPUF）开孔率较高，可燃成分多，燃烧时由于较高的空气流通性而源源不断地供给氧气，易燃而不易自熄，极易造成群死群伤的重大火灾事故，例如2000年12月河南洛阳东都商厦特大火灾，由于员工进行违规电焊操作时电焊火花溅到库存海绵床垫、沙发等可燃物上，未能及时控制而蔓延到四楼娱乐城，造成309人中毒窒息死亡。而目前随着经济的不断发展，聚氨酯泡沫的使用量大大增加，对聚氨酯软泡的阻燃要求也越来越迫切。阻燃处理后聚氨酯泡沫塑料的分解行有何变化，分解机理有什么变化，目前未见系统的研究报道。本文利用热分析技术，对多种阻燃剂对聚氨酯泡沫热分解的影响进行了研究。

　　2 实验部分

　　2.1 实验药品：聚磷酸铵，磷酸二氢钾，氯化铵，二氰二胺，磷酸二氢胺，三聚氰胺，硼砂，硼酸铵，六偏磷酸钠（均为化学纯）。

　　2.2 仪器： TGA/SDTA851e型热分析仪，瑞士梅特勒公司产。

　　2.3 实验方法：

　　将聚氨酯软泡裁成长宽高均为50mm的形状，按40%的比例将阻燃剂分别溶解在蒸馏水中，将聚氨酯软泡放入上述溶液中，挤压浸泡约10min,挤掉多余的溶液，放入烘箱中在100℃的情况下进行烘干。将聚氨酯软泡空白样品剪成碎末，用电子天平称取大约5mg放入标准坩埚中，调节热分析仪起始温度从50℃上升到700℃，升温速率为10℃/min，在氮气(30ml/min)气氛下进行实验分析。

　　2.4 数据处理

　　3 结果与分析

　　将各种样品按2.3的方法进行分析测试，结果如图1-10。

　　图1.未经阻燃FPUF的TG-DTG曲线 图2.六偏磷酸钠阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线

　　图3.磷酸二氢钾阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线 图4.三聚氰胺阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线

　　图5.二氰二胺阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线 图6.硼酸铵阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线

　　图7.硼砂阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线 图8.氯化铵阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线图

　　9.磷酸二氢铵阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线 图10.聚磷酸铵阻燃的聚氨酯泡沫TG-DTG曲线

　　从热分析结果（图1-10）可以看出, 聚氨酯软泡在235.37℃下就已经开始分解，其分解过程大致可以分为230℃～350℃，350℃～410℃两个失重变化发生的重要温度范围，在分解初期（230～350℃）下，分解速率较慢，此阶段失重约25%。在此过程中主要是有异氰酸酯、多元醇、氨和二氧化碳等气体放出，异氰酸酯以黄色的烟挥发出来，造成质量的损失。当温度上升到350℃以后，分解速率加快，失重也增大，在350℃～410℃这一阶段失重大约为60%。此阶段主要是以残渣形式存留下来的多元醇开始分解放出乙烯、乙烷、甲醛、丙烯、环氧乙烷、丙酮、异丙醇等造成的质量损失。温度在500℃以上质量基本上无变化，最后聚氨酯残渣重量约为15%。我们从DTG图上可也看出聚氨酯软泡，有两个较大的减重峰，说明分解失重主要发生在这两个阶段，并在384℃左右出现最大分解速率。

　　添加了六偏磷酸钠的聚氨酯软泡在219.53℃开始分解,从DTG曲线上看出其失重过程较为复杂,大致可以分为三个失重阶段:219℃～230℃, 230℃～350℃,350℃～400℃。第一阶段的失重大约为3%,此阶段温度较低，失重较小，对泡沫的分解影响较小；第二阶段的失重大约为16%，第三阶段的失重大约为13%,活化能为147.17 kJ/mol。添加了磷酸二氢钾以后，与空白样品相比分解温度提前，分解过程较为复杂，可分为三个失重阶段，219℃～230℃，此阶段失重较少大约为5%，对泡沫的分解的影响较小；230℃～300℃，第二阶段的失重大约为20%；300℃～400℃，第三阶段的失重大约为25%，活化能为121.75 kJ/mol。 添加了含磷阻燃剂以后使聚氨酯软泡起始分解温度提前，活化能变小，最大分解速率减小，这主要是因为阻燃剂使软泡达到分解温度前先分解生成磷的含氧酸，从而催化聚氨酯软泡中的羟基脱水成炭，降低材料的质量损失速率和可燃物的生成量,而磷则大部分残留在炭层中，这也验证了燃烧的剩余量有较大的结果