我国聚氨酯密封胶的起步较晚,开始于20世纪70年代。北京建筑工程研究所,河南建材研究所和黎明化工研究所都做了大量的工作。到2004年,我国大陆胶粘剂总销量达到379万,2006年,我国聚氨酯胶粘剂的企业有400多家[9],中国的聚氨酯市场发展迅速。但是也存在着着产业结构不合理,产业规模小而分散,竞争力低等缺点。
1。2聚氨酯结构和性能的关系
首先从分子链结构上对聚氨酯的性能进行分析。聚氨酯一般被认为是是一种由软段(多元醇)和硬段(异氰酸酯)构成的嵌段聚合物。软段由聚醚多元醇或聚酯多元醇组成。而组成硬段的异氰酸酯一般有甲苯二异氰酸酯(TDI),二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚合二苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI)等。
从微观形态结构看,由于硬段相区与软段相区具有热力学不相容性质,硬段分布在软相中,形成一种不连续的微相结构。聚氨酯的硬段含有芳基、氨基甲酸酯基、取代脲基等强极性基团,内聚能大,分子间可形成氢键,起到提高聚氨酯力学强度的作用。所以,异氰酸酯的结构对聚氨酯的强度影响很大。聚醚、聚酯等组成的聚氨酯软段在聚氨酯中占大部分,两者结构的不同导致了不同的性能表现。以聚酯作为软段的聚氨酯密封胶的力学性能一般比聚醚要好原因是聚酯所含的酯基极性大,内聚能高。也正是由于酯基的存在,使材料的耐水解性能较差。相对的,由于聚醚型聚氨酯不存在易水解的酯基,所以其耐水性比聚酯型的好。同时,由于醚键较易旋转,使得聚醚型聚氨酯具有较好的柔顺性,有优越的低温性能等。不同的异氰酸酯和多元醇的选择,不同的工艺合成方法,可以得到性能迥异的聚氨酯密封胶,因此也使得聚氨酯产品具有多样性。文献综述
聚氨酯高分子链上的C,N,O三个元素,使得聚氨酯属于易燃物质,需要对聚氨酯的阻燃性能加以提高。
1。3聚氨酯的燃烧机理
聚合物的燃烧是个复杂的物理化学反应。当燃烧的三个要素:可燃物、一定浓度的氧气、能量。得到满足时,聚合物就可以发生燃烧。并分为加热,分解,燃烧等多个步骤进行。
首先,聚氨酯吸热发生熔融,继续吸热后发生热分解,放出可燃性气体。生成的OH· 和H·活性自由基与其他分子发生连锁反应,导致燃烧进行。同时,燃烧放出的热量使得聚氨酯进一步分解,产生更多的可燃性气体。循环往复,燃烧得以维持并向外传播[10]。
1。4阻燃剂分类及阻燃机理
具有使材料难以着火或者能够延缓或阻止火焰蔓延的试剂,称为阻燃剂。在元素周期表中,第Ⅴ族的氮,磷,砷,锑和第Ⅶ族的氟,氯,溴,碘等元素,同时还有铝,硅,镁,钛等均具有一定的阻燃作用。分子链不含这些元素的聚合物均属于易燃材料,可通过添加阻燃剂来提高阻燃性能[1]。
1。4。1阻燃剂分类
关于阻燃剂的分类,已经有许多文献进行了分析和讨论。所含组分不同,可以分为无机阻燃剂,有机阻燃剂和有机、无机混合阻燃剂;使用方法不同,可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂;所含阻燃元素不同,可分为卤系阻燃剂,磷系阻燃剂,氮系阻燃剂,磷-卤协同阻燃剂,磷-氮协同阻燃剂等。
添加型阻燃剂是通过物理手段将阻燃剂分散在聚合物基材中,优点是阻燃剂不与基材或者其他填料发生反应,操作简单。缺点是与基材相容性差,易迁出。反应型阻燃剂是通过化学反应将阻燃,耐热基团引入到聚合物分子结构中从而起到阻燃的作用,优点是克服了阻燃剂与基材的相容性问题,但是缺点是阻燃效果下降了[11]。