Огнезащитная технология изоляции из жесткого пенополиуретана
I. Процесс горения изоляционного материала из жесткого пенополиуретана.
Процесс сгорания изоляционного материала из жесткого пенополиуретана и общий процесс сгорания полимерного материала аналогичен, его можно условно разделить на пять этапов:
II. Общие огнезащитные технологии для изоляционных материалов из жесткого пенополиуретана
В настоящее время к основным техническим подходам для достижения огнестойкости полимерных материалов относятся технология ингибирования деградации и окисления, каталитическая технология огнезащиты, технология снижения дыма, технология газообразного огнезащитного покрытия, технология теплоизоляционного углеродного слоя, технология модификации прививки и сшивки, а также технология снижения температуры и охлаждения.
III. Существует три основных метода огнезащиты полиуретановых материалов:
1. Добавление в процессе синтеза соединений, содержащих такие элементы, как хлор, бром и фосфор, которые широко известны как добавки-антипирены.
2. Введение атомов, таких как хлор, бром, фосфор и сурьма, в изоцианатные или органические полиоловые связи в сырье для производства огнестойких пенопластов, называемых реактивными антипиренами.
3. Введение в состав полиуретановых материалов групп с высокой термостойкостью для повышения их огнестойкости.
IV. Добавки антипирены
Добавки антипирены физически диспергируются в полиуретановой матрице, не вступая в химические реакции с матрицей или ее химически активным сырьем. В настоящее время они широко используются в качестве огнезащитных материалов для изоляционных материалов из жесткого пенополиуретана и доступны в жидкой и твердой формах. Жидкие антипирены имеют плохую стабильность, и их огнестойкость со временем снижается. Однако они предлагают широкий диапазон выбора, просты в использовании, минимально влияют на реакции пенополиуретана, экономичны и имеют простой процесс, поэтому они остаются важными антипиренами для изоляционных материалов из жесткого пенополиуретана.
Антипирены-добавки можно разделить на антипирены с органическими добавками и антипирены с неорганическими добавками. Неорганические добавки-антипирены в основном включают оксид сурьмы, гидроксид алюминия (АТН), фосфат аммония, бораты, расширяемый графит и т. д. Органические добавки-антипирены в основном состоят из трис(2-хлорпропил)фосфата (TCPP), трис(2-хлорэтил)фосфата (TCEP), трис(дихлорпропил)фосфата (TDCPP), тетра(2-хлорэтил)этилендиаминдифосфата, диметила. метилфосфонат (ДММП), полибромдифениловые эфиры и др.
1. Неорганические добавки антипирены
Неорганические антипирены обычно включают в себя наполнение жесткой матрицы изоляционного материала из пенополиуретана неорганическими соединениями. При нагревании эти соединения разлагаются и поглощают большое количество тепла, достигая огнестойкости. Преимуществами неорганических добавок антипиренов являются низкая токсичность, нелетучесть, хорошая термическая стабильность, неэкстракция, стойкое огнезащитное действие, низкая стоимость и низкое дымообразование. Однако к их недостаткам относится влияние дозировки и размера частиц на огнестойкость и физические свойства материала, а также склонность к снижению формовочных и технологических свойств и физических свойств полимеров. Эти антипирены обычно твердые, обладают сильной полярностью и гидрофильностью и имеют плохую совместимость с неполярными полимерными материалами. Их межфазное взаимодействие с жесткой матрицей изоляционного материала из пенополиуретана плохое, что затрудняет формирование хорошего сцепления и адгезии. Некоторые антипирены могут существенно влиять на огнезащитные характеристики изоляционных материалов из жесткого пенополиуретана при их непосредственном добавлении. Поэтому необходима химическая обработка этих антипиренов, такая как модификация поверхности, сверхтонкая обработка и макромолекулярное связывание. Это позволяет снизить дозировку антипиренов, снизить дымообразование и улучшить эксплуатационные характеристики изделий из пенопласта.
2. Органические добавки антипирены
Обычные органические антипирены представляют собой органические соединения, содержащие огнестойкие элементы, такие как фосфор, бром, хлор и азот. Среди них фосфорорганические соединения широко используются в исследованиях огнестойкости изоляционных материалов из жесткого пенополиуретана. Они обладают высокой огнезащитной эффективностью, низкой вязкостью, хорошей совместимостью с полиэфирполиолами, умеренной термической стабильностью и устойчивостью к «коксованию».
Трис (2-хлорэтил) фосфат (TCEP) был одним из первых и наиболее экономически эффективных разновидностей, используемых в изоляционных материалах из жесткого пенополиуретана. Однако он склонен к миграции и испарению, что приводит к плохой стойкости огнестойкости. Для снижения потерь от улетучивания можно выбирать высокохлорированные (поли)фосфаты и высокомолярные олигомерные фосфаты, такие как трис(дихлорпропил)фосфат и галогенированные бисфосфонаты. Добавление до 20% трис(2,2-дихлорпропил)фосфата в рецептуру жесткой пены может повысить кислородный индекс пены до 26%.
Исследователи исследовали использование диметилметилфосфоната (ДММП) в качестве антипирена для улучшения огнестойкости изоляционных материалов из жесткого пенополиуретана. ДММП представляет собой безгалогеновый жидкий антипирен с высоким содержанием фосфора и массовой долей фосфора до 25%. Поэтому требуется небольшая сумма. Добавление 5% к жесткой пене обеспечивает такой же огнезащитный эффект, как добавление 14% TCEP или 18% трис(2,3-дихлорпропил)фосфата.
V. Синергетический эффект антипиренов
В огнезащитной системе жестких пенополиуретановых изоляционных материалов обычно используется синергетическая система, сочетающая твердые и жидкие антипирены. Поскольку твердые антипирены увеличивают вязкость материала, а жидкие ее уменьшают, их совместное использование может регулировать вязкость реактивных материалов, в результате чего получаются высокоогнестойкие изоляционные материалы из жесткого пенополиуретана.
VI. Реактивные антипирены
Реактивные антипирены включают огнезащитные элементы в реакцию синтеза полиуретана, делая их частью основной цепной структуры полиуретанового материала. Это придает жестким изоляционным материалам из пенополиуретана превосходные огнезащитные свойства. Основными огнезащитными элементами являются галогены, фосфор, сурьма и т. д. Реактивными антипиренами для полиуретанов являются фосфор- и/или галогенсодержащие диолы или хлор- или бромсодержащие циановые эфиры. В рецептуре для производства изоляционных материалов из жесткого пенополиуретана добавление мультигидроксисоединений с огнезащитными элементами, такими как фосфор, хлор, бром, бор и гелий, или введение огнезащитных элементов в молекулы полиэфирполиола или изоцианата, используемые в производстве жесткого пенополиуретана, включает огнезащитные элементы в молекулы жесткого пенополиуретана. Это обеспечивает огнестойкость. Хотя этот метод имеет такие преимущества, как хорошая стойкость огнезащитного состава и минимальное воздействие на физико-механические свойства, он требует специального оборудования для введения огнезащитных элементов в полиэфирполиол или изоцианат и предполагает более сложный производственный процесс.
