張 琪，劉 娟，桑曉明，閆 莉

(華北理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 河北省無機(jī)非金屬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063000)

高嶺土/聚磷酸銨阻燃硬質(zhì)聚氨酯-酰亞胺泡沫塑料的制備與性能

張 琪，劉 娟，桑曉明，閆 莉

(華北理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 河北省無機(jī)非金屬材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063000)

采用聚酰亞胺(PI)預(yù)聚法，以高嶺土(Kaolin, KL)和聚磷酸銨(APP)為阻燃劑，合成KL/APP阻燃硬質(zhì)聚氨酯-酰亞胺(PUI)泡沫塑料。分析KL/APP的添加量和配比對氧指數(shù)、煙密度、炭層形貌、表觀密度及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：隨著KL/APP復(fù)配阻燃劑添加量的增加，硬質(zhì)PUI泡沫塑料的氧指數(shù)、表觀密度、壓縮強(qiáng)度、壓縮模量以及表面粉化程度均增加，且密度指數(shù)分別為1.999和1.764；煙密度隨著KL含量的增大而減小，KL/APP阻燃劑能改善泡沫炭層疏松多孔的缺點(diǎn)。

硬質(zhì)聚氨酯-酰亞胺泡沫；聚磷酸銨；高嶺土；阻燃劑；炭層

聚氨酯-酰亞胺(Polyurethane-imide, PUI)泡沫塑料是近年來興起的一種高性能的泡沫材料，兼具聚氨酯泡沫塑料和聚酰亞胺泡沫塑料的優(yōu)異性能，如優(yōu)異的耐高、低溫性能和隔熱保溫吸聲性能以及良好的承載性能等[1-3]。尤其是耐高溫性顯得較為突出，但其極限氧指數(shù)只有18%，且燃燒時放出CO和HCN等有毒氣體，危害人民的生命財產(chǎn)安全，因此用作結(jié)構(gòu)材料還需要進(jìn)行增強(qiáng)改性，以進(jìn)一步提高其阻燃性、力學(xué)性能及其他性能[4-6]。

隨著無鹵阻燃技術(shù)的廣泛應(yīng)用，各種各樣的無鹵阻燃劑被開發(fā)利用，聚磷酸銨(APP)作為典型的膨脹型阻燃劑，已被廣泛應(yīng)用于聚氨酯硬泡和軟泡及其他聚合物的阻燃[6,7]。Hu等[8]和Meng等[9]都曾用APP與可膨脹石墨復(fù)配組成膨脹性阻燃劑，并將其加入到硬質(zhì)聚氨酯泡沫中，發(fā)現(xiàn)泡沫的熱穩(wěn)定性和阻燃性明顯提高；Shao等[10]對APP進(jìn)行有機(jī)改性以增加其與泡沫的相容性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性后的阻燃效果優(yōu)于改性前；Zhang等[11]研究了磷系阻燃劑對聚氨酯泡沫阻燃性能的影響，發(fā)現(xiàn)磷系阻燃劑使氧指數(shù)升高，但使煙密度增加，且形成多孔的炭層結(jié)構(gòu)；趙義平等[12]發(fā)現(xiàn)當(dāng)APP單獨(dú)添加以及與其他無鹵阻燃劑復(fù)配時，可明顯提高聚氨酯泡沫的阻燃性能，同時聚氨酯泡沫塑料的力學(xué)性能也有所提高；Modeesti等[13]研究了APP阻燃的聚氨酯泡沫塑料的燃燒特性。從上述研究可以看出，APP阻燃效果較好，能明顯地提高聚氨酯泡沫的阻燃性，但卻使燃燒時的煙密度增加，炭層疏松多孔，強(qiáng)度較差。

硬質(zhì)聚氨酯-酰亞胺泡沫塑料作為一種新型的高性能泡沫塑料，針對無機(jī)粒子的加入對其各方面性能的影響，仍缺乏深入的研究[14]。由此本工作以APP為主要阻燃劑，將其與高嶺土(Kaolin,KL)組成復(fù)配阻燃劑合成了阻燃聚氨酯-酰亞胺泡沫，并研究探討了復(fù)配阻燃劑對泡沫阻燃性能及力學(xué)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原料

多異腈酸酯(PAPI)，PM-200，山東萬華聚氨酯有限公司；聚醚多元醇聚醚4110，羥值430±30，南京拓翰商貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司；3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐，純度>99.5%，北京馬爾蒂科技有限公司；三乙醇胺，分析純，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；N,N-二甲基甲酰胺，分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠；丙三醇，分析純，天津市天力化學(xué)試劑有限公司；二甲基硅油，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；辛酸亞錫，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；蒸餾水，實(shí)驗(yàn)室自制；多聚磷酸銨(APP)，聚合度>1000，深圳市金隆化工科技有限公司；高嶺土( KL)，平均粒徑為3.5μm，上海晶純生化科技股份有限公司。

1.2 試樣制備

首先將1.25g的3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)溶解到4mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后在80℃與22.5g PAPI反應(yīng)形成PI預(yù)聚體。將水、辛酸亞錫、三乙醇胺、二甲基硅油、丙三醇、正戊烷和10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)，20%，30%，40%高嶺土(KL) 和多聚磷酸銨(APP)按一定比例加入到10g聚醚多元醇中，攪拌均勻，之后與PI預(yù)聚體混合，經(jīng)快速攪拌倒入模具之中，在60℃下熟化24h，開模取出泡體制得硬質(zhì)聚氨酯-酰亞胺泡沫塑料，其合成過程示意圖如圖1所示。

圖1 聚氨酯-酰亞胺泡沫合成過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of synthesis process of polyurethane-imide foams

1.3 性能測試與表征

泡孔結(jié)構(gòu)采用XLP-2型體式顯微鏡觀察；泡沫密度的測定參照GB/T 6343-2009標(biāo)準(zhǔn)；沖擊性能采用簡支梁組合沖擊試驗(yàn)機(jī)，按GJB 1585A-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)跨度為60mm，樣品尺寸為80mm×15mm×10mm，擺錘速率為2.9m/s；壓縮性能在AGS-X型電子萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測定，壓縮試樣尺寸為50mm×50mm×50mm，壓縮速率為5mm/min，測試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 8813-2008；采用北京恒久熱重分析儀進(jìn)行熱重分析，樣品質(zhì)量為10mg；極限氧指數(shù)(Limited Oxygen Index, LOI)采用JF-3型氧指數(shù)測定儀參照GB 8624-1997標(biāo)準(zhǔn)測定；煙密度采用JCY-2型建材煙密度測試儀參照GB 8624-1997標(biāo)準(zhǔn)測定；燃燒后表面的炭層結(jié)構(gòu)采用泡沫孔徑測量顯微鏡和場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察；表面粉化程度參考相關(guān)文獻(xiàn)中的測試方法進(jìn)行測定[15]，樣品尺寸為30mm×30mm×30mm，將360JHJ砂紙固定在臺面上，在泡沫試樣上加1個質(zhì)量為200g的砝碼，用恒定水平拉動泡沫30次，每組3個試樣，稱量泡沫前后質(zhì)量變化，即掉渣率。

(1)

式中：M為水平拉動前的質(zhì)量，g；m為水平拉動后的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 KL/APP阻燃劑對氧指數(shù)和煙密度等級的影響

當(dāng)添加不同量和不同配比阻燃劑時，聚氨酯-酰亞胺泡沫塑料的極限氧指數(shù)(LOI)和煙密度等級(Smoke Density Rank, SDR)如圖2與圖3所示。當(dāng)阻燃劑的添加量為40%，KL與APP質(zhì)量比為1∶0和1∶1時，由于發(fā)泡時體系黏度太大，無法生成PUI泡沫塑料。

圖2 添加不同量和不同配比阻燃劑時聚氨酯-酰亞胺泡沫的氧指數(shù)Fig.2 LOI of polyurethane-imide foams with different contents and ratios of retardants

圖3 添加不同量和不同配比阻燃劑時聚氨酯-酰亞胺泡沫的煙密度 Fig.3 SDR of polyurethane-imide foams with different contents and ratios of retardants

由圖2可知，單獨(dú)添加高嶺土即KL∶APP=1∶0時，PUI泡沫的LOI只略微增加，由純PUI的18.5%增加到20.2%；而單獨(dú)添加APP即KL∶APP=0∶1時LOI顯著增加，且添加40%APP時LOI達(dá)到31.4%，滿足UIC564-2標(biāo)準(zhǔn)B1級；由圖2還可知，當(dāng)KL與APP的配比為1∶3時，各添加量下的LOI值最大，分別為22.4%，25.0%，26.7%和30.2%，且添加量為40%時也滿足UIC564-2標(biāo)準(zhǔn)B1級。這說明，APP的加入可以顯著提高PUI的LOI值，這是因?yàn)锳PP受熱分解生成聚磷酸和NH3時，吸收大量的熱，降低了材料表面的溫度，同時生成的NH3還可以稀釋甚至隔絕氧氣[16]；而高嶺土對提高PUI的LOI值并無明顯作用，這是因?yàn)楦邘X土受熱分解時生成水蒸氣，吸收熱量較少[17]。

由圖3可知，單獨(dú)添加高嶺土即KL∶APP=1∶0時，PUI泡沫的SDR很低且隨著高嶺土添加量的增加而減小，最低只有2.92%，遠(yuǎn)小于純PUI泡沫的18.20%；而單獨(dú)添加APP即KL∶APP=0∶1時，SDR隨著APP添加量的增加而增加，但由30%增加到40%時SDR卻突然由26.85%下降到5.22%；這是由于當(dāng)APP加入量很大時，阻燃性能較好，只有泡沫塑料表面燃燒，而內(nèi)部泡沫并未燃燒導(dǎo)致的，這與40%APP時氧指數(shù)較高的結(jié)果相符。由圖3還可知，隨著KL與APP配比的增加，SDR增加，且相同比例下，SDR隨著總添加量的增加而增加。

2.2 炭層形貌

圖4為聚氨酯-酰亞胺泡沫燃燒后炭層的體視顯微鏡照片，圖5 是與圖4相對應(yīng)的聚氨酯-酰亞胺泡沫燃燒后炭層的掃描電子顯微鏡照片及微觀區(qū)域能譜圖?？梢钥闯?，純PUI泡沫燃燒后表面坍塌變形，且有大孔出現(xiàn)，炭層只含C，O兩種元素，這樣的炭層很難起到隔離氧和熱的傳遞作用，如圖4(a)和圖5(a)所示；而添加20%KL的泡沫燃燒后炭層平整致密無孔，仍然保持泡孔的形狀，炭層含有C，O，Al，Si，如圖4(b)和圖5(b)所示，這是由于高嶺土受熱分解產(chǎn)生的Al2O3/SiO2覆蓋在整個炭層表面，增加了炭層強(qiáng)度；添加20%APP的泡沫炭層則蓬松多孔，孔徑尺寸約為100μm，呈點(diǎn)分布，炭層只含C，O，P三種元素，如圖4(c)和圖5(c)所示，這是因?yàn)锳PP受熱分解生成的聚磷酸和焦磷酸使基體脫水炭化，同時又被生成的NH3吹起；而添加量為20%KL/APP，KL∶APP=1∶3時泡沫炭層表面平整厚實(shí)，也有很多細(xì)小的孔出現(xiàn)，如圖4(d)所示，但由圖5(d)可以看出，這些細(xì)小的孔已被高嶺土分解生成的Al2O3/SiO2填滿，因?yàn)閳D5(d)中的區(qū)域2內(nèi)含有C，O，Al，Si元素，這說明高嶺土可以增強(qiáng)APP形成的蓬松炭層，并且使其變得致密無孔。

圖4 聚氨酯-酰亞胺泡沫燃燒后炭層的體視顯微鏡照片 (a)純PUI;(b)20%KL;(c)20%APP;(d)20%KL/APP,KL∶APP=1∶3Fig.4 Stereomicroscope photographs of the char layer polyurethane-imide foam after burning (a)pure PUI;(b)20%KL;(c)20%APP;(d)20%KL/APP,KL∶APP=1∶3

2.3 KL/APP阻燃劑對表面粉化程度的影響

圖6為KL和APP用量及比例對聚氨酯-酰亞胺泡沫塑料表面粉化程度的影響?？梢钥闯?，泡沫的表面粉化程度隨KL和APP用量的增加明顯增大，最大可達(dá)19.523%，而純PUI泡沫的表面粉化程度為3.21%；由圖6還可以看出，與APP相比，KL對泡沫的表面粉化程度的影響更大，這是因?yàn)镵L顆粒粒徑較大，且與泡沫基體的相容性較差。當(dāng)無機(jī)粒子加入到發(fā)泡體系中時，無機(jī)粒子主要會分布于泡沫泡孔的棱壁和頂點(diǎn)，而泡沫的基質(zhì)也主要分布于此[18]，這樣泡沫塑料的基體韌性下降，脆性增大，且用量越多基體越脆，表面粉化程度也越大。

2.4 KL/APP阻燃劑對密度與力學(xué)性能的影響

KL和APP用量及配比對PUI泡沫表觀密度的影響如表1所示?？梢钥闯?，泡沫的表觀密度與總用量密切相關(guān)，且隨著總用量的增加而增大，阻燃劑添加量為10%時密度為40.32～40.93kg·m-3，添加量為20%時密度為42.44～42.73kg·m-3，添加量為30%時密度為45.46～46.86kg·m-3，添加量為40%時密度為51.98～52.44kg·m-3，均大于純PUI的密度37.85kg·m-3，但與KL和APP的配比無明顯關(guān)系。這是因?yàn)殡S著KL和APP總用量的增加，基體的密度增大，同時KL和APP在發(fā)泡初期起到成核作用，使發(fā)泡阻力減小，泡孔增多，泡孔孔徑減小，孔內(nèi)的氣體總量減少，密度增大；泡沫的力學(xué)性能與阻燃劑的配比也無明顯關(guān)系，但與泡沫的表觀密度密切相關(guān)，如表2所示?？梢钥闯觯瑝嚎s強(qiáng)度和壓縮模量均隨密度的增大而增加，但沖擊強(qiáng)度卻隨之下降，由添加10%時的0.150kJ·m-2下降到添加40%時的0.051kJ·m-2，這是因?yàn)闊o機(jī)粒子的加入導(dǎo)致泡沫基體變脆，這與2.3節(jié)的結(jié)果相符；而泡沫壓縮強(qiáng)度、壓縮模量均隨阻燃劑添加量的增加而增大，無機(jī)粒子的加入在導(dǎo)致棱壁和頂點(diǎn)基體變脆的同時還增加了基體的硬度，而泡孔的壓縮強(qiáng)度和壓縮模量均隨棱壁的抗壓強(qiáng)度而增大；另外，泡孔增多，泡孔孔徑減小，單位體積內(nèi)棱壁的數(shù)量增加，也是壓縮性能提高的原因之一。

泡沫壓縮性能與密度之間的關(guān)系可以用冪次法則(power law)進(jìn)行描述[19]，擬合的直線斜率B為力學(xué)性能的密度指數(shù)，密度指數(shù)的大小表示力學(xué)性能對密度的依賴性。圖7為壓縮強(qiáng)度、壓縮模量與密度之間的關(guān)系，可以看出壓縮強(qiáng)度的密度指數(shù)為1.999，壓縮模量的密度指數(shù)為1.764，說明壓縮強(qiáng)度對密度的依賴性更大。

3 結(jié)論

(1)隨著KL/APP復(fù)配阻燃劑添加量的增加，硬質(zhì)聚氨酯-酰亞胺泡沫塑料的極限氧指數(shù)增大，最高可達(dá)31.4%，而KL可降低泡沫的煙密度等級，且煙密度等級隨著KL添加量的增加而減小，最低只有2.92%。

圖5 聚氨酯-酰亞胺泡沫燃燒后炭層的掃描電子顯微鏡照片及微觀區(qū)域能譜圖(a)純PUI;(b)20%KL;(c)20%APP;(d)20%KL/APP,KL∶APP=1∶3Fig.5 SEM photographs and EDS spectra of the char layer of polyurethane-imide foam after burning (a)pure PUI;(b)20%KL;(c)20%APP;(d)20%KL/APP,KL∶APP=1∶3

(2) 單獨(dú)添加APP的泡沫炭層蓬松多孔，孔徑尺寸約為100μm，呈點(diǎn)分布；而單獨(dú)添加KL的泡沫燃燒后炭層平整致密無孔，仍然保持泡孔的形狀，KL可以增強(qiáng)APP形成的蓬松炭層，并且使其變得致密無孔。

(3) 泡沫的表面粉化程度隨KL和APP用量的增加明顯增大，最大可達(dá)19.523%；泡沫的壓縮強(qiáng)度和壓縮模量隨著KL與APP用量的增加而增大，且密度指數(shù)分別為1.999和1.764，但沖擊強(qiáng)度卻隨之下降。

圖6 添加不同量和不同配比阻燃劑時聚氨酯-酰亞胺泡沫的表面粉化程度 Fig.6 Surface chalking degree of polyurethane-imide foams with different contents and ratios of retardants

表1 添加不同含量和配比阻燃劑時PUI泡沫的表觀密度(kg·m-3)Table 1 Density of PUI foams with different contents and ratios of retardants(kg·m-3)

表2 PUI泡沫的壓縮強(qiáng)度、壓縮模量及沖擊強(qiáng)度Table 2 Compressive strength,compressive modulus and impact strength of PUI foams

圖7 聚氨酯-酰亞胺泡沫壓縮性能與密度的關(guān)系Fig.7 Relationship between compressive properties and density of polyurethane-imide foams

[1] 張立著, 韓相恩, 王瀟, 等. 新型聚氨酯酰亞胺的合成及其性能[J]. 化工進(jìn)展, 2011, 30(11): 2491-2494.

ZHANG L Z, HAN X E, WANG X, et al. Synthesis and property study of a new polyurethane-imide[J].Chemical Industry and Engineering Progress, 2011, 30(11): 2491-2494.

[2] 劉丹, 曾少敏, 胡虔, 等. 高度支化的聚氨酯-酰亞胺的合成與性能[J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2010, 26(4): 21-24.

LIU D, ZENG S M, HU Q, et al.Synthesis and properties of highly branched poly(urethane-imide)[J]. Polymer Materials Science and Engineering, 2010, 26(4): 21-24.

[3] 侯俊先,厲蕾,劉偉東, 等. 擴(kuò)鏈劑對基于氫化MDI的透明聚氨酯彈性體性能的影響[J].航空材料學(xué)報,2011, 31(4): 74-80.

HOU J X, LI L, LIU W D, et al. Effect of chain extender on properties of transparent thermoplastic polyurethane elastomers[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2011,31(4): 74-80.

[4] 周成飛. 納米增強(qiáng)聚氨酯-酰亞胺泡沫的研究[J]. 高分子通報, 2014(2): 54-59.

ZHOU C F. Investigation of nano-reinforced poly(urethane-imide) foams[J].Polymer Bulletin, 2014(2): 54-59.

[5] SANG X M, CHEN X G, HOU G X, et al. Preparation of rigid polyurethane-imide foams[J].Advanced Materials Research, 2010, 150/151: 1123-1126.

[6] 安曼,陳興剛, 侯桂香, 等. 水對硬質(zhì)聚氨酯-酰亞胺泡沫泡孔結(jié)構(gòu)與性能的影響[J]. 材料工程, 2013(4): 39-44.

AN M, CHEN X G, HOU G X, et al. Effect of water on cellular structure and properties of rigid polyurethane-imide foams[J].Journal of Materials Engineering, 2013(4): 39-44.

[7] SUBASINGHE A, BHATTACHARYYA D. Performance of different intumescent ammonium polyphosphate flame retardants in PP/kenaf fiber composites[J]. Composites Part A, 2014, 65(1): 91-99.

[8] HU X M, WANG D M. Enhanced fire behavior of rigid polyurethane foam by intumescent flame retardants[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2013, 129(1): 238-246.

[9] MENG X Y, YE L, ZHANG X G, et al. Effects of expandable graphite and ammonium polyphosphate on the flame-retardant and mechanical properties of rigid polyurethane foams[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2009, 114(2): 853-863.

[10] SHAO Z B, DENG C, CHEN M J, et al. Flame retardation of polypropyleneviaa novel intumescent flame retardant:ethylenediamine-modified ammonium polyphosphate[J]. Polymer Degradation and Stability, 2014, 106: 88-96.

[11] ZHANG L Q, ZHANG M, ZHOU Y H, et al. The study of mechanical behavior and flame retardancy of castor oil phosphate-based rigid polyurethane foams composites containing expanded graphite and triethyl phosphate[J]. Polymer Degradation and Stability, 2013, 98(12): 2784-2794.

[12] 趙義平, 閻家建, 陳丁猛, 等. 復(fù)配無鹵阻燃聚氨酯泡沫塑料的表征與制備[J]. 功能材料, 2013, 44(5): 697-699.

ZHAO Y P, YAN J J, CHEN D M, et al. Preparation and characterization of compound halogen-free flame retardant polyurethane foams[J].Journal of Functional Materials,2013, 44(5): 697-699.

[13] MODEESTI M, LORENZETTI A, SIMIONI F, et al. Influence of different flame retardants on fire behaviour of modified PIR/PUR polymers [J]. Polymer Degradation and Stability, 2001, 74(3): 475-479.

[14] 李再峰,徐濤,孫建,等. 聚氨酯/酰亞胺復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2008, 24(8): 13-17.

LI Z F, XU T, SUN J, et al.The synthesis of polyurethane-imide polymer composites[J].Polymer Materials Science and Engineering, 2008, 24(8): 13-17.

[15] 囤宏志, 姜志國, 王海僑, 等. 戊二醛改性酚醛樹脂及對泡沫塑料性能的研究[J]. 化工新型材料, 2009, 37(3): 100-102．

DUN H Z, JIANG Z G, WANG H Q, et al. Study on glutaraldehyde modified phenolic resin and phenolic foam properties[J].New Chemical Materials, 2009, 37(3): 100-102.

[16] 胡云楚, 吳志平, 孫漢洲, 等. 聚磷酸銨的合成及其阻燃性能研究[J]. 功能材料,2006, 37(3): 424-427.

HU Y C, WU Z P, SUN H Z, et al. Synthesis and flame retardation of an ammonium polyphosphate[J].Journal of Functional Materials, 2006, 37(3): 424-427.

[17] 蘇峰華, 黃漢雄,鄒余敏. PP/POE/高嶺土三元復(fù)合材料的力學(xué)及熱性能[J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2009, 25(10): 94-97.

SU F H, HUANG H X, ZOU Y M.Mechanical and thermal properties of PP/POE/kaolinite ternary composites[J].Polymer Materials Science and Engineering,2009,25(10): 94-97.

[18] 梁書恩. 聚氨酯泡沫塑料泡孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能關(guān)系的研究[D]. 綿陽: 中國工程物理研究院, 2005.

LIANG S E. Studies on the relationship of cell structural and mechanical properties of polyurethane foam[D].Mianyang: China Academy of Engineering Physics, 2005.

[19] THIRUMAL M, KHASTGIR D, SINGHA N K, et al. Effect of foam density on properties of water blown rigid polyurethane foam[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2008, 108(3): 1810-1817.

河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(E2014209280,E2014209239)

2015-04-27;

2017-05-14

桑曉明(1969-)，男，博士，教授，從事復(fù)合材料和新型泡沫塑料的研究，聯(lián)系地址：河北省唐山市新華西道46號華北理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院(063000)，E-mail:xmsang@heuu.edu.cn

(本文責(zé)編：寇鳳梅)

Preparation and Properties of Rigid Polyurethane-imide Foams Flame Retarded by Kaolin/APP

ZHANG Qi,LIU Juan,SANG Xiao-ming,YAN Li

(Hebei Provincial Key Laboratory of Inorganic Nonmetallic Materials, College of Materials Science and Engineering,North China University of Science and Technology,Tangshan 063000,Hebei,China)

PI pre-polymerization method was adopted to synthesize the rigid polyurethane-imide (PUI) foams flame retarded by kaolin(KL) and APP. The effect of content and ratio of KL/APP on the limited oxygen index, smoke density rank, char layer morphology, density and mechanical properties was analyzed. The results show that with the increase of content of KL/APP, the limited oxygen index, density,compressive strength and modulus and surface chalking degree of the rigid polyurethane-imide foams increase. The density exponent values for compression strength and compression modulus are fitted respectively as 1.999 and 1.764; while the smoke density rank of foams decreases with the increasing addition of KL. Moreover, the disadvantage of porous char layer of foams can be improved with the addition of KL/APP.

rigid polyurethane-imide foam;APP;kaolin;flame retardant;char layer

10.11868/j.issn.1001-4381.2015.000501

TQ328.2

A

1001-4381(2017)11-0023-07