松香改性聚硅氧烷阻燃剂的制备及应用研究

摘要

为了提高聚硅氧烷的阻燃效率,利用松香和氨基聚硅氧烷的酰胺化反应,制备了一种新型的松香改性聚硅氧烷阻燃剂(RGSO),并将其作为“软段”的一部分与聚醚多元醇复配,通过“一步法”制备成阻燃硬质聚氨酯泡沫(RPUF)材料。当松香引入量为5、10、15和20 g时,分别得到阻燃硬质聚氨酯泡沫RPUF-1~RPUF-4。采用红外光谱(FT-IR)和热裂解气相色谱质谱(Py-CG/MS)对阻燃剂的结构进行了表征,并对聚氨酯泡沫的微观形貌、热稳定性、阻燃性能和压缩强度进行了分析。研究结果表明:松香氢化菲环结构限制了环状硅氧烷气体的释放,从而提高了富硅炭层的致密性,使其成为一种有效的隔绝热氧的屏蔽层包覆在基材表面,赋予材料优异的阻燃性能。与未改性的硬质聚氨酯泡沫(P-RPUF)相比,松香引入量15 g的阻燃聚氨酯泡沫(RPUF-3)的极限氧指数(LOI)提升了37.1%,最大热释放速率(PHRR)下降了44.8%,火焰蔓延速率(FIGRA)由10.99 kW/(m^(2)·s)降低至4.33 kW/(m^(2)·s),表明RGSO的加入使得聚氨酯泡沫的综合阻燃性能显著提高;同时,松香的氢化菲环刚性结构赋予了阻燃聚氨酯泡沫出色的压缩强度,RPUF-4的压缩强度达366.7 kPa,相比S-RPUF的112.5 kPa有明显的提升。