一、聚氨酯的阻燃机理简述
“阻燃”通常意味着遵守特定的标准和测试方法。“阻燃”和“难燃”是PUR的重要指标，但是两个指标适用的范围仅仅为小火，若是置身于大火的条件下，这两个标准将不再成立。泡沫塑料的防火特性使其在遭受微弱的火焰时，能够迅速而稳定地被扑灭，从而避免了火灾的发生；此外，它还能够有效地减少火势的扩散，并且减少了因此而释放出的刺鼻的有害气体。采取这种措施可以有效减少意外火灾造成的伤亡，并为争抢抢救时间提供更多的可能性。在实际中，可以采取多种措施来提升阻燃性，其中最常用的两种是：（1）通过添加特定的阻燃元素，可以大大提升聚氨酯材料的耐火性，从而有效地阻止火焰蔓延，减少烟雾的产生，甚至让着火部位自熄。（2）采用反应型阻燃剂制备泡沫，并将其与多元醇或异氰酸酯键结合，能够显著减少火灾的发生几率。阻燃剂应当具备多种特性，包括：在着火温度或者这一温度附近时，它们会吸收大量的热量，从而变为不可燃性的物质；可以通过与泡沫经过燃烧所得到的产物结合产生化学反应来制备出不易燃的物质；通过分解进而能够得到可以阻断泡沫自由基氧化反应的物质。聚氨酯材料具有优异的耐燃性，其阻燃机理与其他塑料相似，通过添加特定的阻燃剂，可以有效地减缓燃烧速度，甚至完全阻止燃烧。通过添加适当的防燃剂，我们能够让塑料在与火焰接触时保持较低的燃烧速率；当它远离火源，燃烧现象会迅速地消失，不再继续燃烧。
阻燃剂具有多种功能，并且根据对其作用机理的分析也可以看出，其具有一定的复杂性，说到底，其总是会借助于相应的途径来阻止或切断燃烧循环。从多个角度来看，它的作用机制可以从以下几个方面来探讨：经过阻燃剂的作用，有机物被彻底分解，进而产生碳化反应，形成一层炭黑皮膜，这层炭黑皮膜不会被点燃，因此可以达到防止燃烧现象发生的效果；通过分解阻燃剂，形成一层不易挥发的保护膜，将其覆盖在高分子材料的表面，通过有效地阻隔空气，我们可以达到防止燃烧的目的；通过使用阻燃剂，我们能够有效地抑制塑料在燃烧过程中释放的HO·，并且当这种自由基的连锁反应被抑制后，燃烧的火焰就会被有效地抑制；此外，通过添加阻燃剂，我们能够有效地抑制燃烧，并且能够降低聚合物的温度。此外，使用聚合物-阻燃体系，我们还能够分解出一些难以燃烧的气体，例如HO、CO、NH和N，从而有效地稀释可燃气体，从而达到阻燃的目的。
通过添加含磷的阻燃剂，我们能够有效地抑制聚氨酯的燃烧。这些阻燃剂能够将泡沫塑料中的可燃气体转变为难燃的碳化物，从而起到防火的作用；卤素阻燃剂主要适用的场合是气相中，其在泡沫塑料的燃烧过程中应用能够展现出抑制燃烧的作用，它们能够通过形成卤化氢来抑制燃烧现象的加剧，从而起到防护作用。事实上，阻燃剂的效果是由多种不同的机制组成的，包括气相阻燃、凝聚相阻燃和中断热交换。这些机制的结合使得许多阻燃体系能够有效地抵抗燃烧现象。
聚氨酯泡沫材料是一种常见的建筑保温材料，然而它具有一定的燃烧危险，倘若这一材料发生燃烧现象，则很容易导致燃烧现象加剧，产生难以预估的火灾危害。因此对其而言，阻燃剂至关重要。近几年，无机、有机及有机-无机复配型阻燃剂的应用已经取得了显著的成果，它们不仅可以显著降低聚氨酯泡沫材料的燃烧风险，而且还可以显著提高它的耐火性，从而确保它的安全使用。为此，接下来我们便以这三类阻燃剂为主展开讨论。
二、无机阻燃剂改性聚氨酯
无机填料，如氢氧化铝、聚磷酸铵和次磷酸铝，具有出色的阻燃性能，而且其生产工艺成熟，价格实惠，因此被广泛应用于各种聚合物材料的阻燃改性中。
蔡昌辰等人利用次磷酸铝和聚磷酸铵作为阻燃剂，对聚氨酯泡沫塑料进行改性，以达到更高的阻燃性能。当ALHP、APP的质量比例调整至5：1的前提下，设定阻燃添加量为25wt%，则在这种情况下，ALHP/APP/PUF的LOI值将会达到28%的水平。通过采用ALHP/APP复合材料，我们可以先将PUF进行脱水处理，然后再进行炭化，这样就可以大大增强PUF的耐高温性，同时也会在其表面形成一层致密的膨胀炭层，这种炭层不仅可以有效地隔绝热量，还可以防止氧气的渗入，进一步提高PUF的耐火性。
Wang和其他研究人员通过混合硅树脂和可膨胀石墨，并将其涂抹在RPUF表面，发现这种材料的防火性能有了显著改善。经过涂刷处理，PUR泡沫材料的LOI值从原来的18%显著提升至32%，达到了UL-94V-0级的标准，而且其最大热释放速率也比未经处理的RPUF减少了55%。
经过对多种无机阻燃剂的混合应用和表面改性的分析发现，聚氨酯材料的阻燃性能得到了显著改善，不仅可以有效地减少阻燃剂的添加量，而且还可以有效地降低对聚氨酯材料的机械性能的干扰性，从而达到更好的阻燃效果。因此，PUR材料的阻燃性能研究仍然是一个重要的课题，需要探究各种无机阻燃剂之间的协同作用，以及它们的表面改性技术。
三、有机阻燃剂改性聚氨酯
有机阻燃剂因其出色的阻燃性能，可大大减少对材料机械性能的不利影响，随着环境保护意识的提高，有机卤系阻燃剂的使用受到了限制，而有机磷阻燃剂具有无卤、低毒、抑烟等优点，因此在阻燃领域有着显著的应用优势。
Zhou和他的团队经过相应的制备获取了三种全新的乙基亚磷酸酯衍生物，它们被用于软质聚氨酯泡沫塑料中，以满足不同的应用需求，在这一研究中发现，EDPs的结构对其阻燃性能有重要影响。在这些材料中，EDPPA的阻燃性能表现出色，而EDPMA的性能略逊一筹，而EDPPO的性能则是三者中的末位。
由多种阻燃元素组成的阻燃剂具有显著的阻燃性能，其中有机磷-氮系阻燃剂尤为突出，它们能够有效地阻止火焰的传播，从而达到良好的防火效果。此外，Ding等人还研究出了具有二羟基和环磷结构的反应型磷-氮阻燃剂HAMPP，它们也能够有效地阻止火焰的传播。通过将HAMPP以10wt%的比例添加到软质PUR泡沫中，可以使改性PUR材料的LOI值达到23.7%，达到UL-94V-0级，同时还可以显著降低最大热释放速率，增加高温残炭的产生量，并且还可以改善材料的机械性能。
四、有机-无机复配型阻燃剂改性聚氨酯
近年来，随着技术的进步，研究人员发现，将多种阻燃剂混合使用，能够有效地改善聚氨酯泡沫材料的耐火性能，从而大大增强其阻燃性能。
有研究发现，通过将一种新型的有机磷低聚物PPGE嵌入硬质PUR泡沫中，可以显著改善该材料的性能。在磷含量为2wt%的情况下，改性PUR泡沫的LOI值可以提高至24.5%，而且总热释放和最大热释放速率也会比未经改性的PUR材料下降约24%、18%。当将PPGE与膨胀石墨（EG）结合使用时，可以有效抑制含磷自由基的释放，同时也可以阻隔膨胀炭层，从而大大降低PUR泡沫材料的燃烧速度和烟雾毒性，从而达到良好的阻燃效果。
五、聚氨酯阻燃剂的展望
近年来，尽管共混型的操作工艺相对简单， 但仍然存在一些不足，如不兼容、产品稳定性不佳等。磷系阻燃剂的应用已经比较成熟， 但是它的挥发性大， 耐热性也有待改善，而卤系阻燃剂的阻燃效果也很出色， 但是它的发烟量也比较大，因此，聚氨酯泡沫阻燃剂的发展必须朝着更优质、更安全以及更低的污染性的目标前进。
因此， 我们必须更加努力地研究和推广各种类型的阻燃剂，如氮、硅和其他材料。此外，当这些材料被混合在一起使用时，它们的阻燃性能可能会远远超过单独使用的材料，从而形成所谓的协同作用。如某些阻燃剂单独使用并不会展现出阻燃性，但当它们被混合后，其阻燃性能就会得到极大的改善，因此，复合阻燃体系的开发和应用变得越来越重要，以实现多种阻燃剂的协同作用。未来，阻燃剂的发展方向应该是：采用安全、环保、低烟、机械性能优良的新型材料，以满足更严格的防火要求。
总结
综上所述，本文主要通过汇总分析有关研究学者在关于改性无机、有机和复配型阻燃剂等方面取得的研究成果，并从而发现复合型阻燃剂的优势更为突出，可将其视作一个研究重点。在当今复杂的环境中，如何在保持聚氨酯泡沫材料的阻燃特性的前提下，实现其良好的机械性能，仍有待进一步深入研究。
参考文献：
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