
聚氨酯彈性體作為聚氨酯材料的一種,由于它具有優異的耐磨性、高強度和高伸長率、良好耐油性、寬硬度范圍內保持較高彈性,因此在很多領域得到廣泛應用,但聚氨酯彈性體的易燃性、煙霧毒性等問題,對使用安全提出了更高的要求。
TCEP作為一種既含磷又含氯的液體阻燃劑,在其他材料中具有不錯的阻燃效果,不久前,實驗人員采用TCEP作為阻燃劑,對不同類型聚氨酯彈性體的阻燃性能以及加入TCEP后對聚氨酯彈性體的力學性能的影響進行考察。
實驗人員采用一步法制備聚氨酯彈性體,并按照GB /T 1042-92測試材料的力學性能,按照GB /T 531-92 測試邵爾硬度,按照GB /T 2406測定彈性體的氧指數。
得出結果及分析如下:
TCEP含量對聚氨酯彈性體氧指數的影響
聚酯型比聚醚型的阻燃效果更好,隨著TCEP含量的增加,聚氨酯彈性體的氧指數也在不斷增加。當TCEP含量在6%時,聚酯型彈性體可以達到28,而聚醚型彈性體的為26; 但當TCEP含量增加到8%時,聚醚型彈性體的氧指數也可以達到28,聚酯型則更高。說明TCEP在達到一定濃度下對彈性體的阻燃性能有很大的提高,使其具有難燃性。
這是由于TCEP中既含有磷又含有氯,遇火燃燒分解過程中產生磷酸層,形成了不揮發性的絕熱保護層覆蓋于燃燒面,隔絕了氧氣的供給,使燃燒停止,并且產生的聚偏磷酸能促進聚合物燃燒分解向碳化進行,并生成一定量的水,從而有利于阻止燃燒。同時分解釋放的氯化氫等氣體形成氣體覆蓋層,與磷形成的固相覆蓋層協同抑制材料燃燒。
TCEP含量對聚氨酯彈性體硬度的影響
聚酯型的彈性體比聚醚型的硬度要大,TCEP的加入對兩者的硬度影響相同; 加入TCEP后的聚氨酯彈性體硬度出現下降,在含量達到6%以上時,下降程度較快,含量較低時下降的不明顯。
TCEP含量對聚氨酯彈性體拉伸性能的影響
隨著TCEP含量的增加,彈性體的拉伸強度均出現下降,聚酯型始終比聚醚型的要高很多。分別由18. 5MPa下降到13. 1MPa、10. 8MPa下降到6. 5MPa。在TCEP含量較低時,拉伸強度下降比較緩慢,當含量分別達到6%和8%時,兩種類型的彈性體的拉伸強度開始下降較大較快。
TCEP含量對聚氨酯彈性體撕裂性能的影響
隨著TCEP的加入量不斷增加,彈性體的撕裂性能也在不斷下降,當含量較低時,聚酯型和聚醚型彈性體的撕裂強度下降不明顯,但當含量達到6%時兩種彈性體的撕裂強度開始下降較大。分別由66. 7kN/m下降到58. 9kN/m、52. 4kN/m下降到44. 3kN/m。
TCEP含量對聚氨酯彈性體斷裂伸長率的影響
隨著TCEP的加入量的增加,聚酯和聚醚型聚氨酯彈性體的斷裂伸長率在不斷地增加,當含量分別高于6%和4%時,兩種彈性體的斷裂伸長率上升較快,聚酯型的斷裂伸長率始終大于聚醚型。
從TCEP使用量對聚氨酯彈性體力學性能的影響來看,無論是聚酯型還是聚醚型的,拉伸強度、撕裂強度都呈現下降趨勢,斷裂伸長率呈現上升趨勢。這可以從聚氨酯彈性體的結構和分子間作用力進行分析解釋。
總結而言,隨著TCEP用量的增加,聚氨酯彈性體的極限氧指數升高,阻燃性能得到提升,但是硬度、力學強度下降,斷裂伸長率升高。當用量達到6%以上時,聚酯型聚氨酯彈性體的氧指數達到28以上,聚醚型聚氨酯彈性體達到27以上,均符合彈性體材料的阻燃要求,綜合考慮力學性能,TCEP在阻燃聚氨酯彈性體中的用量應控制在5%~6%之間。
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