【摘 要】
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硬质聚氨酯泡沫具有低导热、质轻、比强度高等特点被广泛应用于保温隔热领域。但因其含有可燃碳氢链段、密度小、比表面积大等特点,遇明火极易燃烧,产生大量有毒气体,存在极大的火灾安全隐患。因此,硬质聚氨酯泡沫阻燃技术研究具有重要的意义。本文采用溶液共混法制备了聚磷酸铵/硼酸锌/聚氨酯泡沫复合材料（APP/ZB/RPUF）,研究了阻燃剂对复合材料孔结构、导热系数及阻燃性能的影响规律,将硅烷改性的中空二氧化硅
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硬质聚氨酯泡沫具有低导热、质轻、比强度高等特点被广泛应用于保温隔热领域。但因其含有可燃碳氢链段、密度小、比表面积大等特点,遇明火极易燃烧,产生大量有毒气体,存在极大的火灾安全隐患。因此,硬质聚氨酯泡沫阻燃技术研究具有重要的意义。本文采用溶液共混法制备了聚磷酸铵/硼酸锌/聚氨酯泡沫复合材料（APP/ZB/RPUF）,研究了阻燃剂对复合材料孔结构、导热系数及阻燃性能的影响规律,将硅烷改性的中空二氧化硅（kh-Si O2）引入APP/ZB/RPUF体系中,系统研究了kh-Si O2对APP/ZB/Si O2/RPUF复合材料的导热系数、阻燃性能、燃烧行为的影响规律,阐明了APP、ZB、kh-Si O2之间的协同作用和阻燃机理。研究表明,APP/ZB/RPUF复合材料的导热系数随着阻燃剂用量的增加而降低,当阻燃剂用量达到40份时,导热系数为0.0438 W/（m·k）。APP/ZB/RPUF复合材料的阻燃性能研究表明,APP与ZB之间在阻燃性能方面存在协效作用。当APP和ZB添加总量为20份,APP与ZB用量比例在9:1时,二者在协效阻燃聚氨酯方面的效果尤为明显。与未添加ZB的复合材料相比,APP/ZB/RPUF复合材料极限氧指数达到23.5,最大热释放速率p HRR下降了54.4%,总烟释放量TSR下降22.89%,残炭量提高22.14倍（达到28.13%）。APP/ZB/RPUF复合材料燃烧后残炭形貌及组成分析表明,APP与ZB之间的协效阻燃机理为ZB受热所分解产生的Zn O和B2O3增加了炭层的强度,进而提高最终残炭量,起到抑烟阻燃的作用。在研究APP和ZB对聚氨酯协同阻燃的基础上,论文将硅烷原位改性的中空二氧化硅（kh-Si O2）引入,系统研究了kh-Si O2对聚磷酸铵/硼酸锌/硅烷原位改性中空二氧化硅/聚氨酯泡沫复合材料（APP/ZB/Si O2/RPUF）的导热性能和阻燃性能的影响规律和机制。导热性能研究表明,kh-Si O2加入可有效降低复合材料的导热系数。当kh-Si O2添加量为3份时,复合材料的导热系数可降低至0.0319 W/（m·k）。极限氧指数和垂直燃烧测试表明,少量的kh-Si O2加入（添加量为3份）复合材料的极限氧指数可达到28.5（难燃级别）,垂直燃烧达到UL-94V-0级别。锥形量热数据表明,kh-Si O2的加入,对APP/ZB/Si O2/RPUF复合材料有较为明显的减毒抑烟作用。当kh-Si O2添加量为3份时,有毒气体生成指数降低了76.25%（仅为0.38 g/s）,最大烟释放速率下降29.3%（为0.0372 m~2/s）。燃烧后的残炭结果表明,kh-Si O2可促进成炭,增加炭层强度,增强炭层对热和质的阻隔作用。
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