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聚异氰脲酸酯改性聚氨酯(polyisocyanurate-polyurethane,以下简称PIR-PUR)泡沫是一种具有良好保温性能的外墙保温材料,但其易燃烧,阻燃性能不佳,需要进行阻燃改性。含磷量高达25%的阻燃剂甲基膦酸二甲酯(dimethyl methylphosphonate,以下简称DMMP)的阻燃效率好且性价比高,适合用于阻燃改性。已有研究表明,DMMP添加量较大时会引起材料收缩,这种收缩限制了DMMP的添加量,进而限制了其阻燃能力的充分发挥。本论文设想利用多孔材料吸附DMMP制备复合阻燃剂(以下简称DMMP@多孔材料),研究用其对PIR-PUR泡沫进行阻燃改性的系列技术问题。论文首先研究不同添加量DMMP对PIR-PUR泡沫性能的影响,用以确定通过添加DMMP的添加量能否使聚氨酯泡沫的阻燃性能满足国家标准GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定的B1级难燃材料的极限氧指数(以下简称LOI)要求。研究结果表明:PIR-PUR泡沫的LOI值随着DMMP添加量的增加而升高,且当DMMP添加量为15%时PIR-PUR的LOI值为31.0%,达到了国家标准GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定的B1级难燃材料的LOI要求;锥形量热试验结果表明,15%DMMP添加量的PIR-PUR泡沫试样的热释放速率峰值(以下简称PHRR)和总热释放量(以下简称THR)均降低了66%左右,总烟释放量(以下简称TSR)值降低82%,残炭量增加14%,表明DMMP的添加使PIR-PUR泡沫的阻燃性能和抑烟性能均得到提升;DMMP的添加量越大,PIR-PUR泡沫试样的“花瓣状”收缩的变形越明显,DMMP添加量为15%时试样的最大线性收缩率为11.0%,呈现先收缩后恢复的变形规律。针对上述因DMMP添加造成PIR-PUR材料收缩的问题,论文采用DMMP@多孔材料对PIR-PUR进行改性。采用硅藻土为多孔吸附材料,研究直接加热吸附法、水浴加热吸附法、真空干燥箱减压吸附法和真空浸渍吸附法等4种吸附方法中硅藻土对DMMP的吸附效率,结果显示真空浸渍减压吸附法具有最好的吸附效率,达到90.23%;采用真空浸渍吸附法,研究硅藻土、分子筛、有机改性蒙脱土(以下简称OMMT)、膨胀石墨(Expanded Graphite,以下简称EG)及硅气凝胶等5种吸附材料对DMMP的吸附效率,结果显示气凝胶具有最高的吸附效率,为805.82%;通过真空浸渍吸附法制备气凝胶吸附DMMP复合阻燃剂(以下简称DMMP@气凝胶),再将该复合阻燃剂加入到PIR-PUR泡沫中研究DMMP@气凝胶添加量对PIR-PUR性能的影响,结果显示:随着DMMP@气凝胶添加量的增加,PIR-PUR试样的LOI值逐渐增大,当添加量为15%时,试样的LOI为30%,达到了B1难燃材料的等级要求;燃烧性能试验中,试样的PHRR、THR、烟气产生速率(以下简称SPR)和TSR均处于PIR-PUR纯样与DMMP添加量为15%的PIR-PUR试样之间,这表明气凝胶吸附DMMP制备DMMP@气凝胶复合阻燃剂用于PIR-PUR材料的改性时,可以提升聚氨酯硬泡的阻燃性能并具有一定的抑烟效果,但不及单独加入15%DMMP试样的阻燃抑烟效果;DMMP@气凝胶复合阻燃剂使PIR-PUR泡沫试样的尺寸稳定性维持在较好的水平,当其添加量为15%时,PIR-PUR泡沫的尺寸变化率小于5%,得到了较大的提升。为了进一步深入认识上述现象,论文采用不同方法对PIR-PUR泡沫试样的收缩规律和收缩机理进行研究。研究表明,去皮再后固化处理的D15试样的尺寸变化率在2%以内;升高温度可以使DMMP改性PIR-PUR泡沫的收缩回复加快;扫描电镜研究表明,DMMP添加量的增加不会使PIR-PUR泡沫的泡孔直径发生较大变化;将DMMP与EG合成为膦酸二乙酯(以下简称DMP)不会使PIR-PUR泡沫产生收缩;与DMMP沸点相似的磷酸三甲酯(以下简称TMP)也会使PIR-PUR泡沫材料收缩,但收缩率比PIR-PUR/DMMP的更小。由此推导出PIR-PUR/DMMP体系的收缩机理为:发泡完成后,泡沫材料的温度逐渐降低,泡孔内的气压降低,产生内应力。随着DMMP添加量的增加,泡孔壁强度下降,因此收缩也逐渐增大。随着时间的推移,在应力作用下,PIR-PUR高分子中的软链段逐渐开始运动,使其形状逐渐恢复。