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陶粒轻集料微孔泡沫混凝土保温
在满足防火要求和与建筑同寿命要求的前提下，增大围护结构的热阻值，减少建筑物与环境的热交换，是实施建筑节能的有效措施。建筑节能的重点就在于提高建筑物外围护结构的保温隔热性能。但在不同的气候条件下对建筑物外围护结构的保温隔热要求有较大差别。北方地区主要以保温为主，南方地区则以隔热为主，而对于夏热冬冷地区，夏季需要隔阻白天外围护结构受到太阳辐射被加热升温，向室内传递的热量，夜间还要使围护结构能快速散热。冬季则主要是隔阻外围护结构向室外传递热量。在南方，夏季制冷是建筑用能的主体，冬季采暖用能相对为辅。这一地区节能建筑围护结构设计重点除应满足夏季白天良好的隔热性（衰减值较大，延迟时间长）、夜间散热快之外，还要求冬季具有良好的保温性能。
　　  利用陶粒轻集料和微孔泡沫混凝土材料的良好热工性能和防火性能，制造陶粒轻集料微孔混凝土自保温墙体材料制品，增大围护结构的热阻值和热惰性指标，以减少建筑物与环境的热交换，是实施建筑节能的有效措施之一。同时，可实现建筑物墙体保温与围护结构一体化和同寿命。为此我们研制开发了性能优良的陶粒轻集料微孔泡沫混凝土自保温砌块（以下简称陶粒微孔泡沫混凝土砌块）。本文主要介绍该型砌块结构特点、材料组成、配合比、性能指标和生产工艺技术及其建筑保温围护一体化墙体的构造和作法。
　　  陶粒微孔泡沫混凝土砌块是采用超轻陶粒（陶粒堆积密度小于400kg/m3）和微孔泡沫混凝土（水、水泥、粉煤灰、专用水泥发泡剂、专用促凝增强剂）经混合搅拌制浆、浇注模具成型、脱模免切割或二次切割定型、自然养护或蒸汽养护而成的实心砌块制品。其创新点为陶粒微孔泡沫混凝土砌块采用整体浇注成型，其内外同质，均为陶粒轻集料微孔泡沫混凝土。在陶粒与陶粒之间，充满了具有细密气孔的水泥基微孔泡沫体。这些水泥基微孔泡沫体的密度与陶粒相当或比陶粒更低，因此，其砌块可实现超轻化，承重型砌块密度不大于1000kg/m3，非承重型砌块密度不大于600kg/m3。充分集成了两种材料的优良特性，具有轻质高强、防火抗渗、保温、耐久性好的特点，是一种集装饰、保温、承重（或非承重）功能为一体的新型节能墙体材料。
　　  1 陶粒微孔泡沫混凝土砌块结构特点及规格
　　  陶粒微孔泡沫混凝土砌块规格分主砌块和切割薄板块两种。主砌块主尺寸采用我国中型砌块的通用规格尺寸（长*宽*厚），有600*300*250；600*300*2000；600*240*120；600*240*250；600*190*200等规格；切割薄板块有300*250*40、50、60；600*300*70、80、90等规格。
　　切割薄板块适用于框架梁柱、剪力墙等的模内置或贴砌等热桥部位的处理。主砌块用于自保温墙体砌筑，可采用保温砌筑砂浆砌筑以提高灰缝处热工性能，采用普通砌筑砂浆砌筑须用EPS灰缝压条　
　　 切割薄板块适用于框架梁柱、剪力墙等的模内置或贴砌等热桥部位的处理。主砌块用于自保温墙体砌筑，可采用保温砌筑砂浆砌筑以提高灰缝处热工性能，采用普通砌筑砂浆砌筑须用EPS灰缝压条。
　　  2 主要原材料及配合比
　　  2.1 原辅材料
　　  2.1.1胶凝材料
　　  陶粒微孔泡沫混凝土砌块采用浇注模制工艺，所制备的陶粒微孔泡沫混凝土浆料是一种的流态料自密实浆体，一般可采用普通硅酸盐水泥，但其硬化慢，不能满足浇注工艺的快速脱模要求。不采用蒸汽养护时，也可采用快硬硫铝酸盐水泥，以提高模具周转速度和微孔泡沫的稳定性及减低收缩性。水泥标号应不小于42.5级。同时该种水泥凝结快、早期强度高，有利微孔的稳定形成。故一般应选用快硬硫铝酸盐水泥。但由于该型水泥抗碳化能力较差，表面易起粉，一般要与普通硅酸盐水泥和矿渣粉复配成快硬型复合水泥使用。　
　　  本试验采用自主研发的HF早强快硬复合水泥，已获国家发明（ZL200510096428.1）。其HF-32.5型水泥物理力学性能检测结果见表1，符合兰州海锋建材科技有限公司企标《早强快硬复合水泥》Q/HF01-2006标准指标要求。
　　  2.1.2陶粒轻集料
　　  可选用烧结、烧胀或免烧型粘土陶粒和粉煤灰陶粒。骨料为自然级配，并要求粒形好和级配合理。生产非承重自保温砌块时，陶粒堆积密度不大于600kg/m3；若生产承重砌块，陶粒堆积密度可不大于1200 kg/m3。对于承重型砌块，陶粒的筒压强度应不小于10MPa；非承重砌块，陶粒的筒压强度应不小于4MPa。吸水率应不大于20%。细轻集料应尽量采用陶砂或其他轻砂，以降低砌块密度。如无轻砂资源或生产承重砌块，可以采用河砂。
　　
　　陶粒微孔泡沫混凝土砌块基体材料组成独特合理，充分发挥了轻集料混凝土和泡沫混凝土的优良特性，轻质高强，体积稳定，热工性能好，生产工艺成熟可靠，适于工业化规模生产，制品保温隔热，其建筑保温墙体系统耐火性好，耐久性可与建筑主体同寿命，是可满足国家第三步（65%）建筑节能目标要求的理想的耐火性保温墙材产品。

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高回弹聚氨酯泡沫塑料是一种优良的座垫材料，它具有回弹性好、阻燃性好、成本低等优点。但在高回弹泡沫的实际生产过程中，经常遇到泡沫收缩、泡沫中空塌泡、有残余气味、表面不好有气孔、湿热老化性能差等一系列缺陷。笔者在近年的工作中针对生产中出现的实际问题，进行了一些探索。 1 泡沫收缩     在实际生产中，最常出现且较难解决的问题就是泡沫收缩。造成收缩现象的主要有工装模具及原材料两方面的原因，且这两者是相辅相成的。   1.1 工装模具方面在模具密封不好的情况下，容易引起漏料，使泡沫体达不到设计的密度，导致泡沫收缩。在收缩的同时，在相应的合模线附近泡沫制品会产生硬边现象。可以通过提高模具口的密封性，或适当提高模具锁模力来解决。  

1.2 原材料方面如果发泡过程中气泡膜壁弹性较大，在气体大量发生造成体积膨胀时，泡孔也同时胀开而不破裂，则所得气泡大部分为闭孔，即闭孔率偏高，则当泡沫体冷却时，气泡内气体压力下降，导致泡沫收缩变形。产生这种闭孔现象，笔者认为主要有4种解决办法。     （1）可通过调节催化剂用量以控制泡沫孔径和开孔率。通常胺催化剂主要催化异氰酸酯与水的反应（即发泡反应），三亚乙基二胺或有机锡催化剂主要用于催化异氰酸酯与多元醇的反应（即凝胶反应）。如果促进凝胶的催化剂过量，则泡沫过早凝胶，泡孔壁膜韧性好，不易破裂，形成闭孔。要想控制泡沫孔径和开孔率，可适当降低凝胶催化剂的用量，以降低分子链增长速度，使发气高峰时气泡膜壁弹性降低，减少闭孔率。      

（2）闭孔的形成也与聚醚多元醇的聚合度及支化度有关，这是由于在NCO/OH反应中，官能度高的聚醚形成网状结构较快，即形成的泡孔膜壁弹性较大，增加闭孔率。可降低聚醚的平均官能度来减少泡沫闭孔率。    

（3）泡沫稳定剂的用量偏高，会导致泡孔过于稳定，不开孔，造成收缩。因此生产中泡沫稳定剂的用量要适当。     

（4）当异氰酸酯指数偏高时，可能造成泡沫闭孔现象加重，造成收缩。生产时异氰酸酯指数要控制。

 2 泡沫内部局部中空、塌泡在高回弹聚氨酯泡沫塑料生产过程中产生泡沫内部局部中空、塌泡现象，主要有两在类原因。              

 2.1 凝胶与发泡反应速率不平衡发泡中，在大量气体产生的最终阶段，气泡膜壁的粘度较大，但弹性较差，这样，在气泡中气体不断增加的情况下，无法承受膜壁的拉伸，从而造成气泡破裂而使气体逸出，即开孔。如果在气体大量发生时，泡沫膜壁破裂，泡孔的经络和骨架没有足够的强度去阻止这种破裂，破裂将进一步蔓延，这样就会使整个泡沫塌泡；如果破裂蔓延到一小部分即行停止，则也将造成泡沫局部中空或开裂。这种情况，如果增加原料中凝胶催化剂或降低发泡催化剂用量，改善凝胶与发泡反应的平衡，就可以在气体大量发生时，增加气泡膜壁强度，适当降低气体发生量，从而减少或改善泡沫发生中空或塌泡现象。此种现象与闭孔收缩现象正好相反，当发泡催化剂不变、凝胶催化剂用量偏低时，容易造成过度开孔而塌泡。

 2.2 泡沫稳定剂用量偏低     有机硅泡沫稳定剂是聚氨酯发泡工艺过程中必不可少的原料之一，它在泡沫体系中能降低各原料成分的表面张力，稳定发泡过程，使泡孔细而均匀。当体系处于低粘度阶段时，它使气孔壁膜能生长到适合开孔的厚度，为最后开孔创造条件。如果泡沫稳定剂用量偏低，则泡沫气孔稳定性差，过早开孔，造成塌泡或局部中空。         适当的泡沫稳定剂可以协调开孔的时间段，泡孔的开孔是高回弹泡沫发泡工艺中的一个主要过程，否则会闭孔收缩。但开孔必须在发泡反应与凝胶反应基本完成并达到平衡时出现，即在泡沫升至最高点且泡沫强度能支撑自身重量之时，否则便会使泡沫塌泡或中空。 

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海绵就是泡沫密度低于18 kg/m3以下的低密度PU，方法通常是水用量超过4.5份(每100份多元醇)，TDI用量超过55份，泡沫的散热问题就非常突出，由于泡沫内部的热量不易散发，在发泡过程中温度自动升温超过180℃，会引起泡沫自燃，导致火灾危险。

国内外解决办法有三个，即负压发泡技术、强制冷却技术和液态CO2发泡技术。

1

负压发泡技术通常，泡沫发泡过程中，泡孔要承受大气压、泡沫自身重量和发泡时的气体膨胀力这三种压力。

P1为大气压力，P2为泡孔内部气体膨胀而使泡孔受到的向外膨胀压力，G为此泡孔上方的泡沫体重量。在P≥P1+G+P2下，泡沫才能上升。在负压下，P1是一个变量，P2是受P1影响的变量。

根据我们实验：一旦在发泡时泡沫料所受的外部压力减少30%(即低于大气压力30%)，泡沫塑料的密度可以降低15%～20%;当泡沫外界压力减少50%时，泡沫密度能降低25%～30%。一般，在0.1 MPa(1 atm)下，用水量在4.3份(每100份聚醚多元醇)情况下，可制得密度为24 kg/m3左右的块泡;当外界压力降为0.05 MPa时，同样4.3份水可制得密度为16 kg/m3的块泡。

值得注意的是，必须适当调整泡沫的上升及凝固时间，即延长上升时间、缓迟凝固时间，以保证泡沫在负压下有充分的发泡机会。对于连续平顶块状海绵，“负压发泡”的设备投资大，中小企业难以承受，但对于“箱式发泡”，其投资成本不会太大。

建议：建一个圆筒型真空房，形似“真空干燥箱”，再添一台抽气量大的真空泵，以保证在30 s内达到所需的真空度。

2

强制冷却技术本技术的特点是保证软质泡沫塑料体的中心温度不超过170℃，避免自燃及火灾的发生。强制冷却的目的是在采用高含水量条件下生产出低密度海绵时，保证泡沫体内部温度不超过临界温度170℃。在操作上，这种方法是可行的。只要控制好发泡时间不超过30 min，将大块泡沫移入强制冷却室，使泡沫继续熟化，即可达到目的。

该技术很适合国内大中小企业，投资改造费用少，上马快，但聚醚生产厂家一定要配合工作，研制出符合高水量低密度PU软泡专用品种。

3

液态CO2发泡技术液态二氧化碳(LCD)发泡技术，德国拜耳集团公司的亨内基机械公司也相继开发成功，称之为“NovaFlex”技术，该技术之所以引起业界兴趣，是因为CO2不仅有可替代软泡中的二氯甲烷(MC)及CFC-11等辅助发泡剂的功能，而且液态CO2的成本只有MC的四分之一，发泡效率却高3倍多。

国外，生产出泡沫密度约为14 kg/m3的平顶连续泡沫(泡沫宽2.2m、高1.2m)和模塑泡沫等。CarDio法泡沫比以往的Maxfoam泡沫有较柔软的手感、高度的开孔结构及良好的回弹性。

在软泡配方方面，高效率表面活性剂的选用，胺类催化剂与锡催化剂的优化组合，是生产商品级CO2发泡PU泡沫的保证。通常，在液态CO2发泡技术中，锡催化剂的用量比MC发泡技术的少。4份液态CO2相当于13份MC所起到的作用，而水量要适当增加一些，以保证泡沫的硬度。

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n: initial; background-size: initial; background-repeat: initial; background-attachment: initial; background-origin: initial; background-clip: initial;">　　1、打开球形阀

　　2、加温或提高压力控制有之系数

　　3、清除或更换

　　四：原料温度无法上升

　　主要原因

　　1、 温控器故障

　　2、 温度调整器设定过低

　　排除方法

　　1、 更换或检修

　　2、 重新设定温度

　　五：无法灌注

　　主要原因

　　1、 灌注电磁阀动作不良

　　A空气压力不足

　　B气缸不良，损坏

　　2、 灌注嘴堵塞

　　3、 察看A、B料泵是否开启

　　排除方法

　　1、 检查空气使其压力正常，检查空气入口的球形阀是否打开

　　2、 修理或更换

　　3、 清除

　　4、 开启A、B料泵

　　六：灌注无法停止

　　主要原因

　　1、 灌注电磁阀转换不良

　　2、 灌注注入按纽开关不良

　　排除方法

　　1、 灌注电磁阀动作不良

　　2、 检查定时器按纽开关线路发现不良须更换

　　七：混合头搅拌器无法旋转

　　主要原因

　　1、 混合头附件安装不良

　　2、 混合马达无法旋转

　　A电磁开关积热电闸跳脱

　　B马达不良

　　C电磁开关损坏

　　3 混合室原料结晶

　　排除方法

　　1、 选择“ON”

　　2、 更换

　　3、 清除原料结晶

　　4、 重新正确安装

　　5、 A按下积热电闸的回复纽再按下启动开关

　　B修理或更换

　　C把预转开关纽在ON位置

　　八：溶剂无法清洗

　　主要原因

　　1、 溶剂桶内溶剂不足

　　2、 进入溶剂桶的空气压力不足

　　3、 溶剂管道球形阀关闭

　　4、 溶剂管道的电磁阀阻塞

　　排除方法

　　1、 补给

　　2、 检查空气压力，使其压力正常，检查空气入口的球形阀是否打开

　　3、 打开球阀

　　4、 清除

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1、引言

钢筋混凝土的防护栏是一种道路上的基础安全设施，有着良好的造型和安全性能，同时对其进行进一步的维护和修补都较为便利，但是，如果设计不合理或者施工过程中不当操作，则会导致裂缝问题。钢筋混凝土护栏断缝和假缝的设计，能有效减少整体结构应力和荷载作用下的裂缝。但是，过多的设置不仅影响护栏的整体性，也会影响其安全使用性能。

2、钢筋混凝土护栏裂缝问题分析

根据裂纹的大小可分为微裂纹和宏观裂纹，宏观裂纹一般是指裂纹宽度大于0.05mm，微裂缝是混凝土中常见的裂缝，在一定程度上也可能会发展成宏观裂缝。根据裂纹深度可分为表面裂纹和穿透裂纹，其中穿透裂缝会造成更多的损坏。根据产生的原因，贯穿裂缝可分为应力开裂和荷载开裂。

2.1 应力裂缝产生原因

钢筋混凝土防撞护栏的应力裂缝主要是自身应力引起的，导致的裂缝可分为收缩裂缝和温度裂缝。

1）收缩裂缝形成原因：水化热高，水泥膨胀或收缩；粗骨

料中成分不稳定或岩石风化；骨料中杂质过多会导致混凝土开裂。当混凝土凝固时，部分水分蒸发，部分水分与水泥颗粒结合，体积减小，混凝土收缩。混凝土的干燥是由表及里的。表面收缩和内部收缩之间有着不同的程度，这种不均匀的收缩会使混凝土表面产生裂缝。混凝土收缩引起的裂缝是混凝土在凝结过程中的收缩变化，类似于温度的降低。整个混凝土结构的收缩效应相当于冷却15~20℃。分段混凝土结构的收缩效

应相当于温度降低10~15℃。

2）温度裂缝形成原因：当混凝土外部温度变化时，会产生热应力。当温度应力超过混凝土抗拉强度时，会出现裂缝，钢筋混凝土护栏构件会变长。当应力达到一定值时，混凝土将出现损伤裂缝。养护不当，混凝土温度会迅速升降，容易出现温度裂缝，混凝土的不均匀混合会导致离析之类的问题。泵送混凝土时，增加水泥用量可提高水灰比，此外混凝土开裂可能是由浇筑顺序不当、施工缝位置不当、混凝土未硬化、缺水等原因造成的。

1.1 荷载裂缝产生的原因

结构在外部荷载力的作用下会引起裂缝。如结构力的转化（简支连续）、行车荷载引起的结构震动和偏移导致的裂缝等。

3、钢筋混凝土防撞护栏的标准化施工

为降低和规避施工操作影响，专门编制和实施护栏标准化施工方案，实现精细化管理，推进标准化施工，提高施工质量，打造品质工程。

标准化施工包括设置施工标准带、钢筋安装、模板安装、混凝土浇筑、假缝切割及养护。采用护栏钢筋定位装置、护栏钢筋安装胎架、自行式护栏模板安装作业台车、护栏混凝土补料系统、切割定位架、PVC 管护栏滴管养护装置等设备，结合护栏钢筋安装五线法和模板预留搭接工艺等进行护栏施工，有效解决了护栏钢筋保护层控制、混凝土外观、线形控制以及微小裂缝等方面的质量通病。

为防止护栏混凝土出现不规则贯通裂缝，人们在施工方面增加了针对措施。

1） 确定拆模时间，通过不同温度条件，制作护栏混凝土试件并使强度达到 2.5MPa，严格控制拆模时间。要保护混凝土免受振动和外部荷载的影响，因梁体及其支座具有很大的弹性， 在混凝土硬化前应避免这种振动。

2） 拆模后立即采用假缝切割机进行假缝切割，防止不规则收缩裂缝的产生。假缝切缝前将假缝定位架固定在护栏上，确保切缝机切缝不偏离，确保切缝深度，假缝切缝间距为3m

（沿模板拼缝位置切割，消除模板拼缝），宽度 3mm，深度 2cm，切割时护栏左右对称。

3） 护栏养护使用土工布进行整体包裹，采用定型钢筋使土工布和护栏混凝土密贴，并设置PVC 管钻孔滴水养护，养护不少于7d。这也是调整混凝土内外温差的方法。

4） 钢筋混凝土护栏断缝设置在桥墩顶非伸缩缝位置，主要是对填缝材料进行更换，由传统的泡沫板变为聚氨酯材料，不仅解决收缩裂缝问题，还进一步加强护栏的整体性，提升护栏使用的安全性能。如图1、图2 所示。

 4、填缝材料特性和施工方法

钢筋混凝土护栏断缝的设置，可有效地解决应力裂缝的出现，但如果设置过多，会使其整体性和安全性降低。但是，聚氨酯材料作为填缝胶的使用降低了断缝对整体结构的影响，也提高了护栏的安全使用性能。

如图3 所示，聚氨酯密封胶特点：优良的耐磨性、低温柔软性，性能可调节范围较广，机械强度大，黏结性好，弹性好，具有优良的复原性，可适合动态接缝和变形缝、伸缩缝。耐候性好，耐油性优良，耐生物老化，且价格低廉。单组分聚氨酯密封胶具有高弹性、优良的耐磨性、耐酸碱腐蚀等特点，且在立面打胶不流淌，施工简单，与混凝土等多种基材黏结良好。施工中人们对护栏断缝做了2 种处理：一种处理是内部泡沫板，外部聚氨酯密封胶封闭的结构，此方法在江苏省个别项目已开始使用；另一种是全部采用单组分聚氨酯密封胶填充。

单组分聚氨酯密封胶是一种无溶剂单组分室温固化密封胶。该密封胶呈膏状，可挤出或涂抹施工。有抗下垂性，嵌填垂直接缝和顶缝不流淌。固化后的胶层为橡胶状，有弹性。对金属、橡胶、木材、水泥构件、陶瓷、玻璃等有黏附性。密封胶是用来填充空隙（孔洞、接头、接缝等）的材料，兼备黏结和密封2大功能。单组分聚氨酯胶是利用空气中微量的水蒸气反应而固化，与基材表面的活性基团反应起到黏结作用。与传统工艺相比，聚氨酯胶具有3 倍以上的高伸长率和2 倍以上的黏结强度。单组分聚氨酯胶完全固化后无毒，可以用于饮水工程，已经经过权威测试。单组分聚氨酯密封胶有着优良的韧性和拉伸性能，断裂伸长率达到300%以上。

填缝材料使用单组分聚氨酯密封胶，被黏面必须进行整齐处理（可用手提切割机、砂轮、刚刷等），使涂胶面露出牢固的结构层。接缝表面必须保证完全干燥、清洁、无霜。表面所有灰尘和水泥稀浆必须清刷处理干净。若护栏断缝面潮湿，可用喷灯烘干。使用时可使用专用胶枪打胶，不仅省去了混合搅拌

密封胶等烦琐的工序，随时可以使用，而且可以通过控制胶枪胶嘴的开口大小，使打出的胶条能够更好地填充在混凝土缝隙中，节约了施工时间，减少了浪费，且提升了施工质量。

经过施工后的观察总结，第一种处理方法在使用一段时间后，填缝材料表面出现裂缝脱落，混凝土护栏无贯通裂缝。第二种处理方法断缝填缝料无明显变化，混凝土护栏无贯通裂缝，但造价偏高。

5、结语

   钢筋混凝土防撞护栏在实际应用的过程中有着重要的安全防护作用，施工过程相对简单，但也有着较高的技术含量，如果不能够有效处理，则很容易出现裂缝，针对这些裂缝，必须防止贯通裂缝的出现，增加护栏整体美观和安全使用等性能，用胶密封材料作为混凝土护栏断缝的填缝材料，作为一种新的断缝填料，其工艺还需要进一步探索和总结。填缝料的施工方式和材料选择，也是人们今后探索的方向。

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聚氨酯材料具有耐磨性强、吸震性能优良、机 械加工性能优异等特点，且通过对主原料的选择及 配方的优化设计，可以制备得到各种性能的聚氨酯 产品 。由于其性能优异，聚氨酯材料被广泛应用 于服装鞋帽、建筑外墙、管道、航天航空、家具、 汽车、医疗等领域，但普通聚氨酯材料阻燃性能较 差，随着其应用领域的不断扩大，对其阻燃性能的 要求也越来越高，因此改善聚氨酯材料的阻燃性能 是长期以来聚氨酯材料研究的热门方向。

1 阻燃剂发展概况 

目前，提高聚氨酯材料阻燃性能的主要途径是 添加含磷、氯、溴及其它阻燃元素的阻燃剂。根据 使用方法的不同，阻燃剂可分为添加型和反应型两 大类。添加型阻燃剂是可直接添加到塑料里面，且 不和反应物发生物理或者化学反应的阻燃剂，具有 高效阻燃和价格便宜等优点，在工业化生产中得到 广泛应用。但该类阻燃剂存在阻燃效果不持久、相 容性差和易降低聚氨酯材料性能等缺点。反应型 阻燃剂是指含阻燃元素的多元醇或异氰酸酯，这种 类型材料不存在添加型阻燃所要面对的相容性问 题，使用量也较少，对聚氨酯材料的力学性能影响 较小，还可以根据需要引入相应的官能团或支链以 满足特殊性能要求，是最受欢迎的一类阻燃剂。存在的问题是产品开发难度大。目前对含磷元素、卤 系元素的异氰酸酯研究较少，由于技术及成本等方 面的原因几乎没有工业化的阻燃异氰酸酯产品。市 场上反应型阻燃剂基本上是含羟基的阻燃剂。

2 阻燃机制 

阻燃机制主要有两种：化学方法和物理方法。化学方法有：①阻燃剂在高温下分解，分解产物与 聚氨酯制品燃烧时生成的自由基反应，达到自由基 链终止，实现阻燃的目的；②使用阻燃剂对高分子 材料进行改性，以降低聚氨酯制品的可燃性。物理 方法有：①阻燃剂在高温下分解生成不可燃气体， 降低燃烧体系内的助燃气体浓度；②阻燃剂在高温 下发生相变、分解等吸热过程，使燃烧体系的温度 降低到着火点以下；③阻燃剂在高温下分解残留的 碳化物质附着在聚氨酯制品表面，隔绝空气，实现 阻燃效果。

3 阻燃聚醚多元醇的研究进展

阻燃聚醚多元醇主要有卤系阻燃聚醚多元醇、 磷系阻燃聚醚多元醇、芳杂环阻燃聚醚多元醇及复 合型阻燃聚醚多元醇。

3.1 卤系阻燃聚醚多元醇

卤系阻燃聚醚多元醇的阻燃效率高、成本低， 在世界范围内得到广泛应用。目前市场上已有许多 工业化生产的卤系阻燃聚醚多元醇，其中卤素质量 分数一般在 10%~20%之间，最高可达 30%以上 。卤系阻燃聚醚多元醇以溴系阻燃聚醚多元醇为主，常见的有十溴二苯乙烷、八溴双酚S醚、乙撑双四 溴邻苯二甲酰亚胺、溴化聚苯乙烯等 。

徐娜等以二溴丁烯二醇为起始剂，与环氧氯 丙烷于 120 ℃条件下反应 3 h 生成聚环氧氯丙烷， 再将聚环氧氯丙烷溶于甲苯中，滴加氢氧化钠水溶 液进行闭环反应，最后在水和甲醇的混合溶剂中于 70 ℃下反应2 h得到含溴、氯元素的阻燃聚醚多元 醇。使用上述聚醚多元醇制备得到的聚氨酯硬质泡 沫塑料具有优异的阻燃性能。 

乔英华利用丙三醇、环氧环己烷和环氧氯丙 烷制备得到环氧环己烷-环氧氯丙烷聚醚多元醇。使用上述合成得到的聚醚多元醇与 3-异氰酸酯基 亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯制备得到的 聚氨酯材料具有优异的阻燃性能。

含卤阻燃聚醚多元醇制备的聚氨酯材料，在燃 烧时会产生大量的烟雾及多种有毒有害气体，在发 生火灾时容易导致人员窒息死亡，致使火灾的程度 增加 。目前世界各国政府和国际大公司都在积极 推动限制使用含卤阻燃剂，乃至完全禁止使用。国 内外研究人员对于含卤阻燃剂的研究也已经越来越 少，阻燃剂的无卤化将成为未来的发展趋势 。

3.2 磷系阻燃聚醚多元醇

磷系阻燃聚醚多元醇一般是指分子中含有磷元 素的聚醚多元醇，具有低烟、无毒等优点，市场上 所见到的磷系阻燃聚醚多元醇种类少、价格高。目 前，具有代表性的合成路线有以下几种：①利 用酯化反应合成亚磷酸酯类多元醇；②以环氧化物 为主原料，通过加成反应合成磷酸酯和磷酸酯类多 元醇；③采用胺甲基化反应合成磷酸酯类多元醇；④利用艾伯佐夫重排反应合成磷酸酯类多元醇；⑤ 通过麦克尔加成反应合成磷酸酯类多元醇。

李艳等以三羟甲基氧磷和环氧丙烷为主要原 料制备了一种含磷聚醚多元醇，再以该含磷聚醚多 元醇为原料制备了阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料。对该 含磷聚醚多元醇的研究表明：随着含磷量的增加， 羟值、黏度等均有所增加；用该含磷阻燃聚醚多元 醇制备的聚氨酯硬质泡沫塑料的极限氧指数可达 25.6%，具有优异的阻燃性能。 

昊等利用甲基磷酸二甲酯与多元醇进行酯 交换反应，制备了一种反应型含磷阻燃多元醇，这 种多元醇中磷的质量分数在12%~15%。将合成的含 磷多元醇用于制备阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，研究结果表明：含磷阻燃聚氨酯硬质泡沫的极限氧指数 达25%；在此基础上添加少量的混合阻燃剂时，其 极限氧指数可以达30%以上，具有优异的阻燃效果。 

王夏春等以磷酸三苯甲酯、甲醛、二乙醇胺 为原料合成起始剂，再以三乙胺为催化剂，与环氧 丙烷聚合成一种新型的含磷酚醛基阻燃聚醚多元 醇。将合成的聚醚多元醇用于制备含磷阻燃聚氨酯 硬质泡沫塑料，发现与普通聚氨酯硬质泡沫塑料相 比，含磷阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的极限氧指数达 25.8%；在此基础上添加20份的混合阻燃剂时，其 极限氧指数可达32%以上。 

3.3 芳杂环阻燃聚醚多元醇 

芳杂环阻燃聚醚多元醇是在聚醚多元醇分子的 主链或侧链中引入芳香族或杂环等阻燃基团，通常 以烷氧基化的苯胺、苯酚和含卤芳香族二酚等芳香 族酚类化合物为起始剂引入高耐热性的苯环阻燃基 团，以三聚氰胺为起始剂引入高氮含量的亚胺基三嗪 环阻燃基团，以三(2-羟乙基)异氰尿酸酯为起始剂引 入具有很高的热稳定性、水解稳定性和刚性的异氰 脲酸酯环阻燃基团。采用芳杂环阻燃聚醚多元醇生 产的聚氨酯制品具有优异的物理综合性能和阻燃性。 

徐娜等采用曼尼希碱两步合成法，利用二乙 醇胺、多聚甲醛和苯酚反应得到曼尼希碱；再与环 氧丙烷于85 ℃下反应1 h制备得到一种芳杂环阻燃 聚醚多元醇。使用上述聚醚多元醇生产的硬质聚氨 酯泡沫塑料具有优异的阻燃性能，在燃烧过程中会 产生碳化物质，隔绝空气，阻止燃烧的进行。 

刘博等将二乙醇胺、苯酚和双酚A于80 ℃下 进行反应，再投入环氧丙烷于105 ℃下反应制得阻 燃聚醚多元醇。使用上述聚醚多元醇发泡制备的聚 氨酯硬质泡沫塑料的综合物理性能和阻燃性能都优 于普通聚醚制品，极限氧指数可达28%。 

贾润萍等利用三聚氰胺和甲醛按物质的量比 1∶3，于85 ℃下进行羟甲基化反应，再向其中加入催化剂、共起始剂和环氧氯丙烷，恒温反应24h， 可制得三聚氰胺基结构的阻燃聚醚多元醇。利用上 述聚醚多元醇制备的三聚氰胺本征阻燃聚氨酯硬质 泡沫材料的极限氧指数达24.2%，相比普通聚氨酯 制备的聚氨酯制品有了较大提高。 

3.4 复合型阻燃聚醚多元醇

随着人们对阻燃性能要求的不断提高，单一阻 燃元素制备的产品已无法满足要求。研究人员利用不同类型的阻燃元素可以形成协同阻燃效果的特点 制备了复合型阻燃聚醚多元醇，可同时含有氮、 磷、镁、硅和卤素等之中的多种元素，其制备方法 与单一元素的阻燃聚醚多元醇的制备方法类似。 

丁海阳等以二乙醇胺、甲醛和亚磷酸二乙酯 为原料合成了一种含磷、氮元素的新型阻燃二元 醇，其与蔗糖型聚醚多元醇复配制备了复合型阻燃 聚醚多元醇，用于制备阻燃型聚氨酯泡沫。上述新 型阻燃二元醇的质量分数占复合多元醇的40%时， 聚氨酯泡沫材料的极限氧指数达23.1%。新型阻燃 二元醇的加入大幅度提高了聚氨酯泡沫塑料的阻燃 性和耐热性，降低了热释放速率、最大热释放速率、总释放热和生烟总量。

 王秋英使用三聚氰胺、双氰胺、聚丙二醇和 亚磷酸二乙酯合成一种三聚氰胺和亚磷酸二酯改性 的氮磷结构型阻燃聚醚多元醇，其具有黏度低、流 动性好以及粒径小等特点。将其应用于生产慢回弹 聚氨酯泡沫，可使该泡沫具有较好的力学性能以及 优异的阻燃性能。

张立柱等在惰性气氛下，采用乙二醇胺、甲 醇水溶液和亚磷酸三乙酯为基础原料，经过混合反 应、减压蒸馏得到起始剂；再将起始剂、多羟基化 合物、三聚氰酸和碱性催化剂混合，与环氧化合物 在0.4 MPa体系压力、85~150 ℃下反应，得到氮磷 协同型阻燃聚醚多元醇。使用该聚醚多元醇制备得 到的聚氨酯泡沫具有优异的力学性能和阻燃性。

4 展望 

阻燃聚醚多元醇对聚氨酯材料的力学性能影响 小且阻燃效果好，性能持久，从而得到研究人员的 广泛关注与研究，其发展潜力十分巨大，市场应用 前景广阔，但由于开发难度大，目前市场上品种 少、价格高，严重制约了其应用。因此开发出合成 工艺简单、成本低的无卤化复合型阻燃聚醚多元醇 将是今后发展的一个重要趋势。

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