Page 70 - 《精细化工》2020年第1期

·56· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

图 5 WPUP 胶膜 TGA（a）和 DTG（b）曲线 图 6 WPUP0、WPUP4 和 WPUP5 在 50 kW/m 时的 HRR
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Fig. 5 TGA(a) and DTG(b) curves of WPUP films (a)和 THR (b)曲线
Fig. 6 HRR (a) and THR (b) curves for WPUP0, WPUP4
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样品低于 200 ℃的重量损失为胶膜中水分以 and WPUP5 at 50 kW/m

及小分子的挥发分解所致。从图 5b 可以看出，WPUP
表 3 WPUP 胶膜燃烧性能数据
膜分为硬段和软段的两阶段分解，第一阶段在 270~ Table 3 Burning performance data of WPUP films
360 ℃，主要是 WPU 骨架上的氨基甲酸酯的断裂 样品 PHRR/(kW/m ) THR/(MJ/m ) TTI/s LOI/%
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分解；第二个阶段在 360~ 500 ℃，主要是聚醚多元 WPUP0 727 93.8 28 17.8
醇的断裂分解 [22] 。从图 5a 可以看出，WPUP0~ WPUP4 631 76.0 41 26.8
WPUP5 的初始分解温度（T d5 ）分别是 272.0、278.2、 WPUP5 610 73.8 49 27.4
280.4、290.2、288.3 和 284.3 ℃，与 WPUP0 相比，
从表 3 可以看出，WPUP0 在燃烧过程中表现出
添加 BPAMPP 的 WPUP 胶膜的初始分解温度均有所
较高的可燃性和明显的液滴现象，导致 LOI 较低。
增加，说明 BPAMPP 的加入提高了 WPU 的热稳定
随着 BPAMPP 的添加量从 0 增加到 10%，LOI 从
性。这是因为,加入的 BPAMPP 是含有两个对称苯环
17.8%增加到 27.4%，说明阻燃剂的添加显著提高了
的刚性结构，增加了分子间作用力，所以 T d5 较 WPU 的阻燃性能。然而，对于真实规模的火灾，LOI
WPUP0 有所增加 [23] 。WPUP0~WPUP5 在 800 ℃下
的结果并不可靠，锥形量热实验可以模拟真实火灾，
的残炭率分别为 0.69%、0.72%、0.85%、1.51%、1.54%
是一种有效的测试聚合物阻燃性能的方法。
和 1.61 %，说明 BPAMPP 与 WPU 骨架的结合能促
由图 6 可知，随着 BPAMPP 质量分数的增加，
进炭残留物的形成。这可能是由于 BPAMPP 中含磷
PHRR 和 THR 不断减小，点燃时间（TTI）逐渐增
基团分解较早，形成富磷碳层，阻止了胶膜进一步 加。WPUP0 的 PHRR 为 727 kW/m ，而 WPUP5 的
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分解，导致炭渣较高所致 [23] 。经过阻燃改性的 WPUP
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PHRR 仅为 610 kW/m ；BPAMPP 添加量为 10%时，
的热稳定性与添加商用 FRC-6 阻燃剂相比（加 THR 从 93.8 MJ/m 降至 73.8 MJ/m ，TTI 从 28 s 增
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FRC-6 阻燃剂初始分解温度仅为 230 ℃） [24] ，初始
加到 49 s。由此可以看出，BPAMPP 的引入使 WPU
分解温度得到提高。
的阻燃性能得到提高。一方面，BPAMPP 在高温下
2.6 WPUP 胶膜阻燃性能测定 分解成酚类衍生物和含磷元素的自由基碎片，其中
WPUP0、WPUP4 和 WPUP5 的热释放速率 富含磷的衍生物自由基可以捕获并猝灭 O 自由基、
（HRR）和 THR 曲线见图 6，表 3 为水性聚氨酯胶 OH 自由基、H 自由基，进而抑制气相燃烧过程，这
膜的燃烧性能数据。 是导致 THR 和 PHRR 下降的主要原因 [20,25] ；另一方