阻燃聚氨酯材料简介
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5 .7 %
17%
2007,C hina
4 .2 %
31%
18%
Rigid Foam
Flexible Foam
Binders
4.3%
CASE
35.96%
34.84%
2005，Globle Source: IAL Consultants
24.9%
Rigid Foam Flexible Foam CASE PU resin 57.34%
20
5
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2002
2004
2006
2008
2010
产能，万吨/年 消费量，万吨/年
MMDI 消费量
PMDI 消费量
总计，万吨
年均增长率， % MDI产量，万 吨
2006 2007 23.4 25.3 39.8 46.4 63.2 71.7 24.0 13.4
/
40
未来五年规划增加 产能183万吨
主要原材料生产、消费情况
聚氨酯的分类
聚氨酯根据所用原料的不同，可有不同性 质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。
根据用途分，可用于制造塑料、橡胶、纤 维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料 等。
主要原材料生产、消费情况
国内MDI生产、消费情况
140
40
消费年均
120
增长率，%
35
30 100
B
25
80
C
20
60 15
40 10
谢谢！
位。
聚氨酯的特性
通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产 品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。
聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、 弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂 层树脂、弹性纤维等。
广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土 木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、 矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。
2006,India Source: IPUIA
7.85% 12.97%
21.84%
我国聚氨酯未来发展分析
我国MDI、TDI、PU的人均消费量还很低； 聚氨酯是和人民生活和工业生产密切相关的，
基本必须品。 受人口、交通运输、建筑节能和冰箱产业的拉
动，我国聚氨酯总体增长速度为10-15%。 利润率减低，规模扩大，增长速度放缓，标志
聚异氰脲酸酯泡沫塑料的分子中含有异氰脲酸酯环，是由3 个异氰酸酯在催化剂作用下进行三聚反应形成的六元杂环， 这种结构具有良好的阻燃性和耐热性能。
异氰酸酯指数对泡沫氧指数的影响
异氰酸酯 1.05 1.28 1.46 1.75 2.03 2.25 2.48 指数
氧指数/% 22.0 23.0 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0
1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇化合 物进行加聚反应可制得聚氨酯。
英美等国1945～1947年从德国获得聚氨酯树脂的制造技术于 1950年相继开始工业化。
日本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯工 业化生产技术。
20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近10多年发展较快。 目前世界聚氨酯总产量已经超过1500万t，已占据合成材料第6
Байду номын сангаас
国内聚氨酯产品消费结构
2007年与2006年相比， 聚氨酯消费量增加13.9%。 2001年到2007年间， 年均增长率为24.9%。
其中，含溶剂聚氨酯产品约为220万吨， 含溶剂约154万吨。
国内聚氨酯产品消费结构
R igid Foam Flexible Foam B inders CASE 25% Spandex PU resin
国内TDI生产、消费情况
消费年均增长率，%
12
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B
C
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2004
2006
2008
2010
产能，万吨/年 消费量，万吨/年
TDI消费量，万 吨
年均增长率，%
2006 37.3
8.1
2007 39.6
5.4
TDI产量，万吨 15.2 21.9
未来五年规划增加 产能98万吨
着我国聚氨酯产业已将要步入发展的成熟期。
阻燃聚氨酯的必要性
聚氨酯软泡广泛用于家具和汽车行业，硬泡则广泛 用于建筑和设备制造行业的隔热材料。
未经阻燃处理的聚氨酯泡沫是可燃物，氧指数在 18%以下，极易被点燃和燃烧，燃烧后会产生大 量有毒烟雾。
聚氨酯材料的使用一定要达到一定的阻燃标准，各 种法规的出台大大推进了阻燃技术的发展。
使用阻燃制品，氧指数大于26.5 中国GB 8410-2006 汽车内饰材料的燃烧特性
BS5852 crib 5
上图为试件的安装情形和尺寸，右图为5#木笼的形状
BS5852 crib 5测试方法
1 BS5852 试验聚氨酯软泡所指定的火源是一只5#木笼（crib 5）。木笼是用一种被称为苏格兰松的软木制成的。用20根横截 面为6.5 mm X6.5mm的小木条由PVA胶或其它木胶粘合成如图 5中的木笼。每根小木条长40mm，每层两根木条共10层（木条 共重17克）。在木笼最底层和倒数第二层之间粘接1片 40mmX40mm医用纱布（约0.3g)。 2 试验时在木笼的纱布上均匀滴加1.4ml的异丙醇，将木笼安置在 两块相互垂直的泡沫试样的正中间。底层木条应与靠背的方向平 行。 3 用适当的火源（火柴，打火机，灼热金属丝等）点燃木笼底部 的纱布并开始计时。记录火焰完全熄灭的时间，然后称取泡沫的 失重。 3 火焰应在600秒内熄灭，试样失重不允许超过60g，除垂直放置 的试样的垂直方向外，试样在任一方向上被燃烧的范围距木笼中 心不应超过100mm。
添加型阻燃剂 1 卤代磷酸酯阻燃剂、卤代多聚磷酸酯 2 磷酸酯阻燃剂 3 三聚氰胺，APP等（很少使用）
反应型阻燃剂 1 溴代醇类 2 含磷多羟基化合物
阻燃聚醚 1 含磷阻燃聚醚、含磷含氯阻燃聚醚 2 含卤阻燃聚醚 3 含氯含锑阻燃聚醚 4 含磷氯锑阻燃聚醚
硬泡本质阻燃——聚异氰脲酸酯泡沫塑料
聚氨酯软泡对阻燃剂的要求
低挥发，零VOC（苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙 烯、甲醛、乙醛、丙烯醛 等）。
低雾化 低酸值，粘度适中，易溶解分散在聚醚多元醇中。 热稳定性好，不烧芯 阻燃剂对制品的物理性能影响小 毒性小，燃烧时产生的烟雾少。
平泡生产工艺
垂直园泡生产工艺
试验室厢式发泡
聚氨酯硬泡行业阻燃标准
美国阻燃的标准——CAL TB117D
试验时，将燃着香烟置于靠背与坐垫的交界处， 使香烟能同时与靠背及坐垫接触。经5min后无可 见燃烧现象时，停止试验。连续3个试验中，泡沫 塑料的至少80%未能破坏，烟熏长度小于50mm， 则通过实验。
美国联邦交通安全标准FMVSS 302
1 主要是用来评价旅行车，多用途车，卡车和公共汽车的内饰材料。 2 它要求试样尺寸为355mm X 102mm X 13mm。试样数量5片。 3 试样水平放置在U形托架上，用本生灯在泡沫试样一端点燃15秒钟， 离火后当火焰燃烧至距试样自由端38mm处时开始计时。 4 要求每个试样的火焰传播速度不超过10.2cm/min, 能在60秒内熄 灭或燃烧长度不足51mm, 泡沫试样就算通过了标准。
与多元醇、异氰酸酯等原料有良好的相容性，在组 合料中不分层、不析出。
在组合聚醚中有一定程度的储存稳定性，不会引起 反应活性的明显变化。
加入阻燃剂不影响泡沫的成型工艺。 阻燃剂还应具备良好的热稳定性和持久性。 对聚氨酯制品的物理性能影响小。 毒性小，燃烧时产生的烟雾少。
聚氨酯硬泡中常用的阻燃剂
如果出现试样在火焰引燃15 s内已经燃烧并到达第一标线，则认为试样不能满足 燃烧速度的要求，结果记为E。
3.聚氨酯软泡常用的阻燃剂
添加型阻燃剂
1 低分子量阻燃剂：磷酸酯，含卤磷酸酯（磷酸三（2-氯乙基)酯 TCEP、 磷酸三氯丙酯 TCPP、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯 TDCPP）
2 齐聚的高分子量阻燃剂V6，V6-LS，V66等 3低聚磷酸酯阻燃剂RDP，BDP 等 4 固体阻燃剂：三聚氰胺、APP等 反应型阻燃剂 1 含溴反应型阻燃剂，如多溴代醇类 2 含磷阻燃剂OP550，OP560等 浸渍阻燃
阻燃聚氨酯材料
阻燃聚氨酯材料主要内容
聚氨酯材料简介 软质泡沫塑料常用阻燃性能测试方法 软质泡沫塑料常用阻燃剂 硬质泡沫塑料常用阻燃性能测试方法 硬质泡沫塑料常用阻燃剂 聚氨酯材料展望
聚氨酯材料的发现
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团 （—NHCOO—）的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸 酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。
建筑行业：GB 8624—2006建筑材料及制品燃烧 性能分级
GB 20286-2006公共场所阻燃制品及组件燃烧性 能要求和标识
JCT 998-2006 喷涂聚氨酯硬泡体保温材料
聚氨酯硬泡成型工艺
浇注发泡 喷涂发泡 复合板材和管道绝热层 结构泡沫与反应注射成型
聚氨酯硬泡成型设备
阻燃剂选择原则
GB 8410-2006 汽车内饰材料的燃烧特 性
GB 8410-2006材料分级判定方法
如果试样暴露在火焰中15 s，熄灭火源试样仍未燃烧，或试样能燃烧，但火焰达 到第一测量标线之前熄灭，无燃烧距离可计，则被认为满足燃烧速度要求，结果均 记为A-0 mm/min。
如果从试验计时开始，火焰在60 s内自行熄灭，且燃烧距离不大于50 mm，也 被认为满足燃烧速度要求，结果记为B。
2.聚氨酯软泡行业阻燃法规
英国--1988年底禁止普通泡沫和高回弹泡沫用于家具制品， 欧同体批准此项禁令，其它欧洲国家纷纷效仿
英国：现行标准BS5852 crib 5 美国：家具行业CAL TB 117D，汽车行业FMVSS 302 德国--建立了法规限制非阻燃泡沫的生产及使用 日本--运输省81号文件对于客车的座、卧垫材规定都必须
如果从试验计时开始，火焰在两个测量标线之间熄灭，为自熄试样，且不满足 4.6.2项要求，则按4.5项要求进行燃烧速度的计算，结果记为C-燃烧速度实测值 mm/min。
果从试验计时开始，火焰燃烧到达第二标线，或者存在4.4.9项情况(主动结束试 验)，则按4.5项要求进行燃烧速度的计算，结果记为D-燃烧速度实测值 mm/min。
17%
2007,C hina
4 .2 %
31%
18%
Rigid Foam
Flexible Foam
Binders
4.3%
CASE
35.96%
34.84%
2005，Globle Source: IAL Consultants
24.9%
Rigid Foam Flexible Foam CASE PU resin 57.34%
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2004
2006
2008
2010
产能，万吨/年 消费量，万吨/年
MMDI 消费量
PMDI 消费量
总计，万吨
年均增长率， % MDI产量，万 吨
2006 2007 23.4 25.3 39.8 46.4 63.2 71.7 24.0 13.4
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40
未来五年规划增加 产能183万吨
主要原材料生产、消费情况
聚氨酯的分类
聚氨酯根据所用原料的不同，可有不同性 质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。
根据用途分，可用于制造塑料、橡胶、纤 维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料 等。
主要原材料生产、消费情况
国内MDI生产、消费情况
140
40
消费年均
120
增长率，%
35
30 100
B
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C
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60 15
40 10
谢谢！
位。
聚氨酯的特性
通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产 品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。
聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、 弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂 层树脂、弹性纤维等。
广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土 木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、 矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。
2006,India Source: IPUIA
7.85% 12.97%
21.84%
我国聚氨酯未来发展分析
我国MDI、TDI、PU的人均消费量还很低； 聚氨酯是和人民生活和工业生产密切相关的，
基本必须品。 受人口、交通运输、建筑节能和冰箱产业的拉
动，我国聚氨酯总体增长速度为10-15%。 利润率减低，规模扩大，增长速度放缓，标志
聚异氰脲酸酯泡沫塑料的分子中含有异氰脲酸酯环，是由3 个异氰酸酯在催化剂作用下进行三聚反应形成的六元杂环， 这种结构具有良好的阻燃性和耐热性能。
异氰酸酯指数对泡沫氧指数的影响
异氰酸酯 1.05 1.28 1.46 1.75 2.03 2.25 2.48 指数
氧指数/% 22.0 23.0 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0
1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇化合 物进行加聚反应可制得聚氨酯。
英美等国1945～1947年从德国获得聚氨酯树脂的制造技术于 1950年相继开始工业化。
日本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯工 业化生产技术。
20世纪50年代末我国聚氨酯工业开始起步，近10多年发展较快。 目前世界聚氨酯总产量已经超过1500万t，已占据合成材料第6
Байду номын сангаас
国内聚氨酯产品消费结构
2007年与2006年相比， 聚氨酯消费量增加13.9%。 2001年到2007年间， 年均增长率为24.9%。
其中，含溶剂聚氨酯产品约为220万吨， 含溶剂约154万吨。
国内聚氨酯产品消费结构
R igid Foam Flexible Foam B inders CASE 25% Spandex PU resin
国内TDI生产、消费情况
消费年均增长率，%
12
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C
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2004
2006
2008
2010
产能，万吨/年 消费量，万吨/年
TDI消费量，万 吨
年均增长率，%
2006 37.3
8.1
2007 39.6
5.4
TDI产量，万吨 15.2 21.9
未来五年规划增加 产能98万吨
着我国聚氨酯产业已将要步入发展的成熟期。
阻燃聚氨酯的必要性
聚氨酯软泡广泛用于家具和汽车行业，硬泡则广泛 用于建筑和设备制造行业的隔热材料。
未经阻燃处理的聚氨酯泡沫是可燃物，氧指数在 18%以下，极易被点燃和燃烧，燃烧后会产生大 量有毒烟雾。
聚氨酯材料的使用一定要达到一定的阻燃标准，各 种法规的出台大大推进了阻燃技术的发展。
使用阻燃制品，氧指数大于26.5 中国GB 8410-2006 汽车内饰材料的燃烧特性
BS5852 crib 5
上图为试件的安装情形和尺寸，右图为5#木笼的形状
BS5852 crib 5测试方法
1 BS5852 试验聚氨酯软泡所指定的火源是一只5#木笼（crib 5）。木笼是用一种被称为苏格兰松的软木制成的。用20根横截 面为6.5 mm X6.5mm的小木条由PVA胶或其它木胶粘合成如图 5中的木笼。每根小木条长40mm，每层两根木条共10层（木条 共重17克）。在木笼最底层和倒数第二层之间粘接1片 40mmX40mm医用纱布（约0.3g)。 2 试验时在木笼的纱布上均匀滴加1.4ml的异丙醇，将木笼安置在 两块相互垂直的泡沫试样的正中间。底层木条应与靠背的方向平 行。 3 用适当的火源（火柴，打火机，灼热金属丝等）点燃木笼底部 的纱布并开始计时。记录火焰完全熄灭的时间，然后称取泡沫的 失重。 3 火焰应在600秒内熄灭，试样失重不允许超过60g，除垂直放置 的试样的垂直方向外，试样在任一方向上被燃烧的范围距木笼中 心不应超过100mm。
添加型阻燃剂 1 卤代磷酸酯阻燃剂、卤代多聚磷酸酯 2 磷酸酯阻燃剂 3 三聚氰胺，APP等（很少使用）
反应型阻燃剂 1 溴代醇类 2 含磷多羟基化合物
阻燃聚醚 1 含磷阻燃聚醚、含磷含氯阻燃聚醚 2 含卤阻燃聚醚 3 含氯含锑阻燃聚醚 4 含磷氯锑阻燃聚醚
硬泡本质阻燃——聚异氰脲酸酯泡沫塑料
聚氨酯软泡对阻燃剂的要求
低挥发，零VOC（苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙 烯、甲醛、乙醛、丙烯醛 等）。
低雾化 低酸值，粘度适中，易溶解分散在聚醚多元醇中。 热稳定性好，不烧芯 阻燃剂对制品的物理性能影响小 毒性小，燃烧时产生的烟雾少。
平泡生产工艺
垂直园泡生产工艺
试验室厢式发泡
聚氨酯硬泡行业阻燃标准
美国阻燃的标准——CAL TB117D
试验时，将燃着香烟置于靠背与坐垫的交界处， 使香烟能同时与靠背及坐垫接触。经5min后无可 见燃烧现象时，停止试验。连续3个试验中，泡沫 塑料的至少80%未能破坏，烟熏长度小于50mm， 则通过实验。
美国联邦交通安全标准FMVSS 302
1 主要是用来评价旅行车，多用途车，卡车和公共汽车的内饰材料。 2 它要求试样尺寸为355mm X 102mm X 13mm。试样数量5片。 3 试样水平放置在U形托架上，用本生灯在泡沫试样一端点燃15秒钟， 离火后当火焰燃烧至距试样自由端38mm处时开始计时。 4 要求每个试样的火焰传播速度不超过10.2cm/min, 能在60秒内熄 灭或燃烧长度不足51mm, 泡沫试样就算通过了标准。
与多元醇、异氰酸酯等原料有良好的相容性，在组 合料中不分层、不析出。
在组合聚醚中有一定程度的储存稳定性，不会引起 反应活性的明显变化。
加入阻燃剂不影响泡沫的成型工艺。 阻燃剂还应具备良好的热稳定性和持久性。 对聚氨酯制品的物理性能影响小。 毒性小，燃烧时产生的烟雾少。
聚氨酯硬泡中常用的阻燃剂
如果出现试样在火焰引燃15 s内已经燃烧并到达第一标线，则认为试样不能满足 燃烧速度的要求，结果记为E。
3.聚氨酯软泡常用的阻燃剂
添加型阻燃剂
1 低分子量阻燃剂：磷酸酯，含卤磷酸酯（磷酸三（2-氯乙基)酯 TCEP、 磷酸三氯丙酯 TCPP、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯 TDCPP）
2 齐聚的高分子量阻燃剂V6，V6-LS，V66等 3低聚磷酸酯阻燃剂RDP，BDP 等 4 固体阻燃剂：三聚氰胺、APP等 反应型阻燃剂 1 含溴反应型阻燃剂，如多溴代醇类 2 含磷阻燃剂OP550，OP560等 浸渍阻燃
阻燃聚氨酯材料
阻燃聚氨酯材料主要内容
聚氨酯材料简介 软质泡沫塑料常用阻燃性能测试方法 软质泡沫塑料常用阻燃剂 硬质泡沫塑料常用阻燃性能测试方法 硬质泡沫塑料常用阻燃剂 聚氨酯材料展望
聚氨酯材料的发现
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团 （—NHCOO—）的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸 酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。
建筑行业：GB 8624—2006建筑材料及制品燃烧 性能分级
GB 20286-2006公共场所阻燃制品及组件燃烧性 能要求和标识
JCT 998-2006 喷涂聚氨酯硬泡体保温材料
聚氨酯硬泡成型工艺
浇注发泡 喷涂发泡 复合板材和管道绝热层 结构泡沫与反应注射成型
聚氨酯硬泡成型设备
阻燃剂选择原则
GB 8410-2006 汽车内饰材料的燃烧特 性
GB 8410-2006材料分级判定方法
如果试样暴露在火焰中15 s，熄灭火源试样仍未燃烧，或试样能燃烧，但火焰达 到第一测量标线之前熄灭，无燃烧距离可计，则被认为满足燃烧速度要求，结果均 记为A-0 mm/min。
如果从试验计时开始，火焰在60 s内自行熄灭，且燃烧距离不大于50 mm，也 被认为满足燃烧速度要求，结果记为B。
2.聚氨酯软泡行业阻燃法规
英国--1988年底禁止普通泡沫和高回弹泡沫用于家具制品， 欧同体批准此项禁令，其它欧洲国家纷纷效仿
英国：现行标准BS5852 crib 5 美国：家具行业CAL TB 117D，汽车行业FMVSS 302 德国--建立了法规限制非阻燃泡沫的生产及使用 日本--运输省81号文件对于客车的座、卧垫材规定都必须
如果从试验计时开始，火焰在两个测量标线之间熄灭，为自熄试样，且不满足 4.6.2项要求，则按4.5项要求进行燃烧速度的计算，结果记为C-燃烧速度实测值 mm/min。
果从试验计时开始，火焰燃烧到达第二标线，或者存在4.4.9项情况(主动结束试 验)，则按4.5项要求进行燃烧速度的计算，结果记为D-燃烧速度实测值 mm/min。