新型含磷-氮键的无卤反应型阻燃剂在飞机座椅垫用软质聚氨酯泡沫中的应用

为确保飞行安全，赋予飞机座椅垫用软质聚氨酯泡沫(FPUF)阻燃性能并达到适航要求至关重要。本研究利用分子结构设计原理，提出设计合成两种全新的磷氮环保反应型阻燃剂，并采用一步法发泡工艺制备飞机新材料- - 无卤阻燃FPUF。通过研究不同官能度阻燃剂、原料的用量以及发泡时间对阻燃FPUF的影响，获得最佳的发泡工艺条件。采用适航专用的燃烧测试规范FAR/CCAR25.853(a)对阻燃FPUF的阻燃性能进行测试研究。分别采用纯净水、咖啡、雪碧、可乐、橙汁等飞机客舱常用的饮料对未阻燃FPUF和阻燃FPUF污染处理后，进行阻燃性能测试研究，对制备的阻燃FPUF的耐久性给予评估。通过TG、FTIR、SEM、XPS等测试的分析，提出阻燃机理，揭示结构与性能的关系，为制备具有优良综合性能的环保阻燃材料提供新方法。制备的阻燃材料不仅将能满足现有民用飞机维修使用，而且对推动我国民用航空工业的发展具有重要意义。

聚氨酯材料具有高强度、高回弹性、良好的水解稳定性、优异的抗磨损性能等优点，其全球年消耗量可达550万吨以上。它们被广泛用于汽车、建筑、机械装置、轻工业和航空等诸多领域。但是纯聚氨酯材料极易燃烧，限制了其发展和应用。膨胀型阻燃剂（IFR）是一类以磷氮碳元素为主要成分的无卤阻燃剂，常用于聚氨酯的阻燃改性，膨胀阻燃聚氨酯体系在燃烧时表面可以生成膨胀的碳层，该碳层作为物理隔离层可达到隔热、隔氧和抑烟的作用，从而使聚氨酯达到较好的阻燃性能。然而现在研究的膨胀阻燃聚氨酯体系中阻燃剂组分复杂，添加量较大，导致了阻燃效率较低并大幅度降低聚氨酯体系的力学性能。为了提高膨胀型阻燃剂的阻燃效率，本研究设计合成含磷氮硫三种阻燃元素的单组分阻燃剂并将其用于改性聚氨酯。此外，本研究进一步研究了苯环结构对阻燃体系的热性能和阻燃效果的影响，并对含苯环结构的膨胀型阻燃剂的热解机理作了初步研究。最后，为了减小阻燃聚氨酯体系力学性能的损失，本研究合成了聚合型的螺环膨胀阻燃剂并对其阻燃聚氨酯体系的热性能、阻燃性能和力学性能进行了研究，并初步研究了聚合型膨胀阻燃剂的热解机理。