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科技丨一种不含阻燃添加剂的无机/聚合物混合物的阻燃自熄泡沫

曲阜市建设科技推广服务中心 2019-12-02 16:55:19

基于乳胶橡胶和聚氨酯的柔性聚合物泡沫可用于床垫,家具,室内装潢和汽车座椅等领域。目前全球软聚氨酯泡沫塑料年产量已超过700万吨,预计未来5年亚洲的年增长率将超过5%。为了达到防火安全标准,聚合物泡沫材料依赖于添加阻燃剂。溴化合物,包括多溴二苯酯,是最常用的传统阻燃剂。然而由于其毒性及持久性,这些化合物已被确定为持久性有机污染物,从而引起了对消除阻燃剂新方法的研究。基于聚合物纳米复合材料或基于阻燃涂层的泡沫体显示出受损的机械性能,并且需要额外的处理步骤。因此,需要在不损害机械性能的情况下获得具有优异阻燃性能的泡沫且可以该技术可大规模生产是目前面临的问题和挑战。


近日,来自印度科学与创新研究学院的研究人员展示了一种不含阻燃添加剂的无机/聚合物混合物的一步制备。混合泡沫显示出优异的机械性能。尽管无机含量很高,但它们对大的压缩应变依然表现出弹性。由于这些泡沫主要由无机组分组成,因此它们在火焰燃烧测试中表现出特殊的阻燃性,并且具有自熄性。在经受火焰之后,泡沫保持其多孔结构并且不滴落或塌陷。该成果发表于《acs applied materials &interfaces》。

图1 制备过程

将聚醚酰亚胺(pei)与二氧化硅液相混合,通过一步冷冻干燥法制备阻燃泡沫。这些混合泡沫体使用依赖绿色溶剂,水作为致孔剂的冰模板来制备。

表1 5%、10%二氧化硅的泡沫与pei泡沫、商用pu阻燃泡沫的机械性能对比

图2 压缩完前后5%、10%二氧化硅的泡沫与商用pu阻燃泡沫的数码照片及其相应的sem图像


经过压缩回复测试发现,该泡沫具有很好的力学性能和回复性。

图3 pei泡沫、10%二氧化硅的混合泡沫与商用pu阻燃泡沫的燃烧过程对比


在微燃烧量热仪中,混合泡沫显示出高达25%的商业阻燃聚氨酯热释放速率,并且具有自熄性。