在聚氨酯材料的防火安全领域,没有“一招鲜吃遍天”的阻燃方案。面对建筑保温板、汽车内饰、软体家具等不同的应用场景,工程师们需要从化学工具箱中挑选最合适的“防火卫士”。目前,聚氨酯阻燃剂主要可分为四大类型:添加型阻燃剂、反应型阻燃剂、膨胀型阻燃剂以及纳米复合阻燃剂。它们以不同的方式融入材料,共同构建起一道防火屏障。
这是最基础的分类,决定了阻燃剂与基材的关系。
添加型阻燃剂
无机氢氧化物:如氢氧化铝、氢氧化镁。它们价格低廉、环保无毒,主要通过受热分解吸收大量热量并释放水蒸气稀释可燃气体,起到“冷却”和“窒息”火焰的作用。但需要高添加量(通常超过50%)才能有效,这可能会严重影响材料的力学性能和密度。
有机磷系:如磷酸酯类(TCP、TCEP等)。它们主要在气相和凝聚相发挥作用,受热分解产生磷酸类物质促进材料炭化,并释放自由基捕获剂干扰燃烧反应。常作为聚氨酯软泡的液态阻燃剂,但可能影响泡沫的物理性能并存在迁移问题。
卤系(日渐式微):如十溴二苯醚等。通过释放卤素自由基高效中断燃烧链式反应,曾因高效而广泛应用。但因燃烧时产生大量有毒腐蚀性烟雾,且存在环境持久性和生物累积性风险,在环保法规驱动下正被快速淘汰和替代。
工作方式:这类阻燃剂在聚氨酯合成后期,通过物理混合的方式分散到材料中。它们与聚氨酯分子链之间没有化学键连接,如同“填料”般存在。
常见代表:
反应型阻燃剂
工作方式:这类阻燃剂分子上含有活性官能团(如-OH、-NH₂),在聚氨酯合成过程中作为单体之一,通过化学键直接接入聚合物主链或侧链。
常见代表:各类含磷、氮或卤素的多元醇或异氰酸酯。例如,含磷的多元醇作为聚醚或聚酯的一部分参与反应。
核心优势:由于是化学键合,所以耐久性极佳,不会发生迁移、析出或挥发,对材料的长期阻燃性能和物理性能保持非常有利。但通常合成复杂,成本较高,且阻燃元素含量设计固定,调整灵活性不如添加型。
膨胀型阻燃剂
工作方式:IFR通常由酸源(如聚磷酸铵)、碳源(如季戊四醇)和气源(如三聚氰胺) 三组分构成,是一个“系统工程”。遇火时,它们协同反应,在材料表面膨胀形成一层致密、多孔的炭质泡沫层。
核心优势:这层炭层是优异的隔热、隔氧屏障,能有效阻止热量和可燃气体传递,同时大幅降低烟密度。它是实现高效、低烟、低毒阻燃的重要方向,尤其适用于对生烟毒性要求严格的领域。
纳米复合阻燃剂
工作方式:将纳米尺度的无机粒子(如层状硅酸盐蒙脱土、碳纳米管、石墨烯、纳米氢氧化镁等)引入聚氨酯基体。
作用机理:纳米粒子在基体中分散形成“纳米复合”结构。它们不仅能利用自身的阻燃特性(如吸热、成炭),更关键的是能在燃烧时迁移到材料表面,形成致密的物理屏障层,延缓热分解产物的释放。同时,它们能显著提升材料的力学性能。
核心优势:添加量少(通常<5%)、效率高、兼具增强效果,是当前阻燃领域的前沿研究方向。但面临纳米粒子分散困难和成本较高的挑战。
三、广州优润聚氨酯阻燃剂

⚫ 高效的阻燃性能。ZR01 可吸收燃烧热,稀释和消耗可燃气体和氧气的浓度,有效阻止燃烧的同时,在燃
烧面产生不易燃烧的碳化层,达到隔绝氧气和热源的目的,达到迫使燃烧停止的阻燃目的。
⚫ 对聚氨酯性能影响较小。相较于通用液体阻燃剂,对聚氨酯制品的硬度等物性指标影响相对较小。
⚫ 加入量少且价格较低。相较于传统的磷氯阻燃剂,同样加入量赋予更好的阻燃效果。
⚫ 液体状态使用方便。相较于常用的粉体类阻燃剂,使用方便,无扬尘工艺更环保
在实际应用中,单一类型的阻燃剂往往难以满足所有要求。未来的趋势是复配与协同:例如,将添加型磷系与无机氢氧化物复配,利用“磷-氮”或“磷-金属”协同效应,以更低的添加量达到更高的阻燃等级;或者将反应型阻燃剂作为分子骨架,再辅以少量高效的纳米阻燃剂进行性能增强和抑烟。
理解这些常见类型的原理与特点,是设计出既安全、又满足物理性能和环保法规要求的聚氨酯产品的关键。