MDI的改性对高回弹聚氨酯泡沫阻燃性的影响研究

摘 要： 采用聚醚二醇对 ＭＤＩ 进行预聚改性，研究了不同分子量聚醚二醇对高回弹聚氨酯泡沫阻 燃性和力学性能的影响，优选出一种较佳的改性剂，并进一步考察了异氰酸酯组分的 ＮＣＯ 含量对 泡沫阻燃性、力学性能以及异氰酸酯黏度的影响。 结果表明，采用相对分子质量为 ２ ０００ 的聚醚二 醇为改性剂，既能有效提高泡沫的阻燃性，又能保证泡沫的力学性能；ＮＣＯ 含量越低，泡沫阻燃性 越好，综合泡沫阻燃性和异氰酸酯黏度，ＮＣＯ 质量分数控制在 ２５％ ～ ２８％之间为宜。 关键词： 聚氨酯泡沫塑料；高回弹泡沫；改性 ＭＤＩ；阻燃性 中图分类号： ＴＱ ３２８������ ３ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００５－１９０２（２０１８）０３－００２０－０４
异氰酸酯指数
（ ９０）
按照表 １ 配方，将聚醚多元醇、发泡剂（ 水）、催
化剂、泡沫稳定剂等原料预混制成 Ａ 组分，将混合
ＭＤＩ 或改性 ＭＤＩ 作为 Ｂ 组分。 Ａ、Ｂ 组分温度控制
在 ２５ ℃ 左右，快速搅拌混合后，倒入 ５０ ～ ６０ ℃ 模具 中模塑发泡，５ ｍｉｎ 后脱模，得到高回弹泡沫。 将制 得的泡沫放置 ７２ ｈ 后进行性能测试。 １������ ４ 分析测试
ＪＦ⁃３ 型氧指数测定仪、ＪＣＹ⁃２ 型建材烟密度测 试仪、ＱＣＳ⁃２ 型汽车内饰材料燃烧试验装置，南京市 江宁 区 分 析 仪 器 厂； ＤＶ２Ｔ 型 旋 转 黏 度 计， 美 国 Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ 公 司； ５９５６ 型 万 能 材 料 试 验 机， 美 国 Ｉｎｓｔｒｏｎ 公司；ＨＴＹ⁃Ｂ 型回弹仪，江苏省化工研究所 有限公司；模具是长宽高尺寸为 ３８０ ｍｍ× ３８０ ｍｍ× １００ ｍｍ 的钢模，自制。
冷固化高回弹聚氨酯软质泡沫是一种性能优良 的垫材，主要用于轿车、客车、飞机等交通运输工具 的坐垫、靠垫、头枕、吸音减震垫等［１］ 。 由于聚氨酯 软泡是一种多孔材料，密度小，比表面大，极易燃烧， 燃烧产物毒性强、发烟量大，因此，提高泡沫的阻燃 性是业界面临的难点问题之一。
提高泡沫阻燃性的传统方法主要是添加阻燃剂 或使用阻燃聚醚［２－３］ ，但这两种阻燃方式都存在缺 点。 比如阻燃剂会影响到组合料的储存稳定性、相 容性；阻燃剂的添加量达到一定程度后泡沫的阻燃 性不再提高； 泡 沫 在 使 用 过 程 中， 随 着 阻 燃 剂 的 迁 移，泡沫的阻燃性降低。 阻燃聚醚对提高泡沫阻燃 性也有限，并且阻燃聚醚具有较高的承载性，生产中 其使用量受到泡沫硬度要求的限制。 同时，阻燃剂 和阻燃聚醚对泡沫的散发性也有不利影响，与聚氨 酯材料的环保发展趋势相矛盾。
氧指数采用 ＧＢ ／ Ｔ ２４０６������ ２—２００９ 标准测试；水 平燃烧采用 ＧＢ ８４１０—２００６ 标准测试；烟密度采用 ＧＢ ／ Ｔ ８６２７—２００７ 标 准 测 试； ＮＣＯ 含 量 采 用 ＧＪＢ ２６１４—１９９６ 标 准 进 行 分 析； 黏 度 采 用 ＧＢ ／ Ｔ １２００９������ ３—２００９ 标准测试；压缩永久变形采用 ＧＢ ／ Ｔ ６６６９—２００８ 标准测试；拉伸强度、断裂伸长率采用 ＧＢ ／ Ｔ ６３４４—２００８ 标 准 测 试； 撕 裂 强 度 采 用 ＧＢ ／ Ｔ １０８０８—２００６ 标 准 测 试； 球 回 弹 采 用 ＧＢ ／ Ｔ ６６７０— ２００８ 标准测试。
∗ 基金项目：国家重点研发计划（２０１６ＹＦＢ０３０１９０３）备 混合 ＭＤＩ （ ５０％ ４， ４′⁃ＭＤＩ、 ２０％ ２， ４′⁃ＭＤＩ 和
３０％ ＰＡＰＩ 的混合物，ＮＣＯ 质量分数为 ３２������ ６％） 、聚 醚二醇 Ｍ１（ Ｍｎ ＝ ４００） 、聚醚二醇 Ｍ２（ Ｍｎ ＝ １ ０００） 、 聚醚 二 醇 Ｍ３ （ Ｍｎ ＝ ２ ０００ ） 、 聚 醚 二 醇 Ｍ４ （ Ｍｎ ＝ ４ ０００） 、聚 醚 二 醇 Ｍ５ （ Ｍｎ ＝ ８ ０００） 、 聚 醚 二 醇 Ｍ６ （ Ｍｎ ＝ １２ ０００） ，黎明化工研究设计院有限责任公司； 聚醚多元醇 Ｆ３１３５（ 羟值 ３５ ｍｇＫＯＨ ／ ｇ） ，万华化学集 团股份有限公司；泡沫稳定剂 ＤＣ２５２５、催化剂二甲 氨基乙氧基乙醇 （ ＤＭＡＥＥ） ，美国空气化工产品公 司；交联剂二乙醇胺（ ＤＥＯＡ） ，美国陶氏化学公司； 开孔剂 ３５０Ｄ，江苏长华聚氨酯科技有限公司；阻燃 剂磷酸三（２⁃氯丙基） 酯（ ＴＣＰＰ ） ，浙江淳安助剂厂。 以上均为工业级。
高回弹聚氨酯泡沫塑料的实验室小试发泡配方 见表 １。
表 １ 高回弹泡沫发泡配方
原料
用量 ／ 份
Ａ 组分
聚醚多元醇 Ｆ３１３５
１００
水
３������ ８
泡沫稳定剂
０������ ８
催化剂
１������ ０
交联剂
０������ ８
开孔剂
２������ ０
阻燃剂
０ ～ ２０
Ｂ 组分（ 改性 ＭＤＩ 或混合 ＭＤＩ）
实际上，除阻燃剂和阻燃聚醚外，聚醚多元醇、 二苯基甲烷二异氰酸酯（ ＭＤＩ） 、催化剂、泡沫密度、 异氰酸酯指数等很多因素都对泡沫的阻燃性有影 响， 并 且 有 些 因 素 对 泡 沫 阻 燃 性 的 影 响 较 为 显著［４］ 。
本实验就 ＭＤＩ 的改性对聚氨酯高回弹泡沫阻 燃性的影响开展研究，以期在提高制品阻燃性的同 时，也能改善聚氨酯高回弹泡沫的力学性能。
第 ３ 期
赵修文，等·ＭＤＩ 的改性对高回弹聚氨酯泡沫阻燃性的影响研究
·２１·
１������ ２ 改性 ＭＤＩ 的合成 在三口瓶中，将混合 ＭＤＩ 加热到 ８０ ℃ ，加入设
计量的 Ｍ 系列聚醚二醇类改性剂，７０ ～ ８０ ℃ 下反应 ２ ｈ，降温出料，制得改性 ＭＤＩ。 １������ ３ 发泡配方及工艺
·２０·
·生产与应用·
聚氨酯工业
ＰＯＬＹＵＲＥＴＨＡＮＥ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２０１８ 年第 ３３ 卷 第 ３ 期 ２０１８．Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．３
ＭＤＩ 的改性对高回弹聚氨酯泡沫阻燃性的影响研究∗
赵修文 张 涛 李 博 张利国 赵卫鸣 张 莉 （ 黎明化工研究设计院有限责任公司 河南洛阳 ４７１０００）