Forschungsfortschritte bei der Brandschutzmittel von Schaumstoffmaterialien

Forschungsfortschritte bei der Brandschutzmittel von Schaumstoffmaterialien

I. Einführung

Schaumstoffmaterialien werden überwiegend im Baufeld als thermische Isoliermaterialien verwendet, um Gebäude zu sparen und den Lebenskomfort zu verbessern. Beispiele sind Polyurethanschaum und Polystyrolschaum. Zusätzlich zur thermischen Isolierung können Schaumstoffmaterialien auch die Ausbreitung des Rauschens verringern, eine gute Klangisolierung bieten und den Benutzern eine ruhige Wohnumgebung schaffen. Über die Isolierung und Schallschutz sind Schaumstoffmaterialien auch bei der Unterstützung und Dämpfung von Gebäudestrukturen eine Rolle. Zum Beispiel können Schaumstoffmaterialien bei Naturkatastrophen wie Erdbeben einen Teil der Energie absorbieren und die Auswirkungen von Schwingungen auf Gebäude mildern. Darüber hinaus eignen sich Schaumstoffmaterialien bei Architekturdekoration für verschiedene Forschungs- und Entwurfsanforderungen wie Skulpturen und dekorative Paneele. Aufgrund ihrer umfangreichen Anwendungen und der herausragenden Leistung sind Schaumstoffmaterialien im Baubereich unersetzlich geworden und haben in die Entwicklung der Bauindustrie innovativere Elemente injiziert. Daher sind Schaumstoffmaterialien eine wesentliche Komponente im Baufeld.

Aufgrund der inhärenten Kohlenstoffhydrogen-organischen Struktur von polymeren Schaumstoffmaterialien sind die meisten dieser Materialien brennbar und brennbar. Sie setzen eine große Menge Wärme frei, haben hohe Wärmewerte und zeigen eine schnelle Flamme während der Verbrennung, wodurch es schwierig ist, sie zu löschen. Zum Beispiel enthält Polyurethanschaum eine große Anzahl brennbarer Kohlenstoffhydrogenketten und Amidbindungen. Seine hohe spezifische Oberfläche und das Vorhandensein von brennbaren Gasen in den Poren lassen es sehr intensiv verbrennen, wenn sie nach dem Zündeten sehr intensiv brennt. Die Flamme breitet sich schnell aus, mit vielen brennbaren Komponenten, und das Material kann aufgrund der hohen Luftdurchlässigkeit während der Verbrennung nicht selbst ausgezeichnet werden. Wie in Tabelle 1 gezeigt, in der die Leistungsindikatoren verschiedener Arten von Isolationskernmaterialien aufgeführt sind, ist es offensichtlich, dass die Flamme -Verzögerung der aktuellen organischen Isolationsschaummaterialien auf dem Markt verbessert werden muss. Durch das Hinzufügen und Auswahl von Flammschutzmitteln durch ein vernünftiges Hinzufügen und Auswahl der Brandresistenz von Schaumisolierungsmaterialien kann erheblich verbessert werden, wodurch die mit Bränden verbundenen Risiken und Verluste verringert werden. In den letzten Jahren haben sich viele Forscher für die experimentelle Erforschung von flammartigen Schaumstoffmaterialien verpflichtet und haben signifikante Fortschritte bei der Entwicklung von flammretardanten Schaumstoffmaterialien für den Gebrauch für den Bau erzielt. Dieser Artikel zielt darauf ab, den Forschungsfortschritt von flammretardanten Schaumstoffmaterialien für den Bau in den letzten fünf Jahren zu überprüfen, die vorhandenen Probleme bei flammretardanten Schäumen zu analysieren und zukünftige Entwicklungsrichtungen zu verweisen.

I. Forschungsfortschritte bei der Flammen -Verzögerung von Isolationsschaumstoffmaterialien

1. traditioneller Polyurethanschaum

Die hohe Porosität des traditionellen Polyurethanschaums führt zu einer Luftpermeation innerhalb der Struktur und macht Polyurethanmaterialien flammbar. Darüber hinaus sind die bei der Herstellung von Polyurethanschaum verwendeten Blasenmittel hauptsächlich Kohlenwasserstoffe, die ebenfalls ein Brandgefahr darstellen. Basierend auf diesen Faktoren ist es notwendig, die Flammverzögerung von Polyurethanschaum zu verbessern, ohne seine inhärenten Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Flammschutzmittel werden typischerweise der Formulierung in Pulverform oder während des Syntheseprozesses mit Polyurethan hinzugefügt, um seine flammretardanten Eigenschaften zu verbessern. Einige häufige Flammschutzmittel umfassen TRIS (2-Chloropropyl) phosphat (TCPP), Dimethylmethylphosphonat (DMMP) und Ammoniumpolyphosphat (APP), die alle die Flammenhemmung von Polyurethan verbessern können. Flammschutzmittel für Polyurethanschaum werden weitgehend in halogenfreie und halogenierte Flammschutzmittel eingeteilt. Halogenfreie Flammschutzmittel basieren hauptsächlich auf Phosphorbasis, wie Dimethylpropylphosphat und Triethylphosphat. Während halogenierte Flammschutzmittel eine hervorragende Flammverzögerung und niedrigere Kosten bieten, produzieren sie während der Verbrennung giftigen oder krebserzeugenden Rauch und große Mengen an Dämpfen, wobei potenzielle Gefahren dargestellt werden. Daher ist ihre Verwendung eingeschränkt, und es werden Anstrengungen unternommen, um nicht-halglierte Flammschutzmittel zu entwickeln.

• Halogenierte Flammschutzmittel: Halogenierte Flammschutzmittel funktionieren hauptsächlich durch die Spaltung von Kohlenstoffhalogenbindungen. Der Mechanismus beinhaltet die Erzeugung von Halogenradikalen, die Hydroxyl- (OH •) und Wasserstoff (H •) Radikale erfassen, ein Prozess, der als radikales Ausfangen oder Fangen bekannt ist. Einfach ausgedrückt, halogenierte Flammschutzmittel produzieren energiearme Radikale, die als Kettenbegliederer fungieren. Ähnlich wie bei chlorierten Flammschutzmitteln weisen bromierte Flammschutzmittel auch eine gute Flammverzögerung in Polyurethanschaum und anderen Polymermaterialien auf. Die Verbrennung bromisierter Flammschutzmittel erzeugt HBR, das flammantriebende Radikale erfasst, die Wärmeerzeugung verringert und die Flamme löscht. Diese Flammschutzmittel produzieren jedoch auch toxische, ätzende und potenziell krebsigen Rauch während der Verbrennung. Trotz ihrer signifikanten Flammenhemmung begrenzt die hohe Toxizität halogener Flammschutzmittel ihre weit verbreitete Verwendung und treibt die Entwicklung nicht-halglierter Alternativen vor.

• Flammschutzmittel auf Phosphorbasis: Flammanteile auf Phosphorbasis gelten als die vielversprechendsten Alternativen zu halogenierten Flammschutzmitteln. In der kondensierten Phase erzeugen bei der Erheizung Flammschutzmittel auf Phosphorbasis starke saure Substanzen wie Phosphorsäure, Polyphosphorsäure und Pyrophosphorsäure. Diese Substanzen katalysieren die Bildung von WHAR im Substrat und verhindern die Übertragung von Sauerstoff, brennbare Gase und Wärme. In der Dampfphase können Flammschutzmittel auf Phosphorbasis Phosphor- oder Phosphor-Sauerstoffradikale produzieren, die reaktive Wasserstoff- oder Hydroxylradikale löschen. Forscher haben eine Reihe von halogenfreien flammretardanten starre Polyurethanschaum unter Verwendung von Ethylenglykol-modifizierten Melamin-Formaldehyd-Harz und Phosphorflammschutzmitteln entwickelt. Eine andere Studie synthetisierte erfolgreich einen biobasierten Phosphorflammschutzmittel F PA so-dopo aus Rosin. Die Einführung von f PA so-dopo verstärkte die Flammverzögerung von starrem Polyurethanschaum (RPUF) signifikant (Mechanismus in Abbildung 3). Zusätzlich verbesserte der Einbau starre Kolive -Strukturen die mechanischen Eigenschaften des RPUF.

• Intrinsic Flame Retardancy: Intrinsic Flame Retardancy ist ein beliebtes Forschungsgebiet, das Vorteile wie z. B. einen additiven Inhalt mit niedrigem Flammen und minimale Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften des Substrats bietet. Forscher entwarfen und synthetisierten eine reaktive Flammschutzmittel, die zwei Phosphorgruppen für RPUF enthielt. Eine andere Studie entwickelte durch Kondensationsreaktion ein neuartiges reaktives Phenylphosphonat -Ethylenglykol -Ether -Oligomer. Das Einbau von Phenylphosphonat -Ethylenglykol -Ether -Segmenten (PPGE) und erweiterbarer Graphit (z. Reaktive Phosphor-haltige Oligomere haben breite Aussichten bei der Entwicklung leistungsstarker flammeinspannender Isoliermaterialien gezeigt. Forscher synthetisierten auch ein reaktives flammenretardanter Diol (BEOPM) durch die Veresterung von [(6-oxo-6H-Dibenz [C, E] [1,2] Oxaphosphor-6-yl) -Methyl] Succinsäure (DDP) mit Diethylenglykol (DG). Das flammretardante Modell in starren Polyisocyanurate-Polyurethan-Schaum (PIR), das über einen einstufigen Prozess hergestellt wurde, ist in Abbildung 4 dargestellt. BEOPMS bildet während des thermischen Abbaues kondensierte Phasenphosphate und fördert PO- und PO₂-Radikale, in der Vaporphase. Daher zeigt PIR eine ausgezeichnete Flamme -Referenz.

1. Bio-basierte Polyurethanschaumflamme-Retardanz

In ähnlicher Weise werden flammhemmende Modifikationen von biologischen Polyurethanschaum in additive und reaktive Typen unterteilt. Polyurethanmaterialien, die auf Sojaöl und Rizinusöl basieren, wurden erfolgreich in den Materialien für energiesparende und isolierende Materialien aufgebaut. In einer Studie modifizierten Forscher starre Polyurethanschaum auf Basis von Rizinusöl mit erweiterbarem Graphit und Graphenoxid als Flammschutzmittel. In einer anderen Studie produzierten Forscher mit Bio-Polyolen aus gebrauchten Raps-Speiseöl mit Bio-Polyolen, wobei das Speiseöl vollständig petrochemische Polyole (100% Substitution) ersetzt. Im Allgemeinen bieten reaktive Flammschutzmittel im Vergleich zu additiven Flammschutzmitteln eine höhere thermische Stabilität. Die meisten Forschungen zu flammhemmenden biobasierten Polyurethanschaum konzentrieren sich auf reaktive Flammschutzmittel auf Phosphorbasis. Die Forscher synthetisierten einen Phosphor-Bio-Polyol, indem sie Allylphosphat mit Thioglycerin reagierten, und mischten sie mit verschiedenen Bio-Polyolen (einschließlich Sojabohnen-, Orangenschale und Polyolen auf Rizinusölbasis), wodurch die Flammenhemmung des biologischen Polyurethan-Foam signifikant verbessert wurde. In einer anderen Studie synthetisierten Forscher Phenylphosphat- und Epoxidpropylreaktivflamm-Rettungs-Polyole und verwendeten sie mit Polyolen auf Limonenbasis, um flammretardante Polyurethanschaum herzustellen, wodurch seine Flammdarstellung verbessert wurde.

2. Polystyrolschaum

Polystyrolschaum, bekannt für seine hervorragenden Isolationseigenschaften, ist das am weitesten verbreitete Isolationsmaterial im Baufeld. Mit einem Sauerstoffindex von nur etwa 20,0 erzeugt Polystyrolschaum große Mengen an giftigen Gasen und dichten Rauch während der Verbrennung. Es zeigt auch Tropfen und Schmelzen, was leicht zu einer Brandverteilung und zu sekundären Schäden führen kann. Daher sind flammhemmende Modifikationen für Polystyrolschaum, die beim Aufbau von Isolierung verwendet werden, essentiell.

• Bromierte Flammschutzmittel: Zu den häufig verwendeten bromierten Flammanteilen in China gehören Tetrabromobisphenol A, Octabromodiphenylether und Decabromodiphenylethan. In den letzten Jahren ist der Einsatz brominierter Flammschutzmittel in Polystyrolschaum aufgrund wachsender Bedenken hinsichtlich Umweltschutz und Gesundheitssicherheit zurückgegangen. Infolgedessen sind umweltfreundliche Alternativen entstanden.

• Erweiterbare Flammschutzmittel: Die Struktur der Zeichenbildung in erweiterbaren Flammschutzsystemen ist komplex und von zahlreichen Faktoren beeinflusst. Die Forscher entwickelten einen neuartigen 'ternären integrierten' erweiterbaren Flammschutzmittel (Karte, Abbildung 5) unter Verwendung von Melamin (Mel), Acrylonitril-Styrol-Acrylat (ASA) und Phytinsäure (PA) als Rohstoffe durch elektrostatische Selbstverlust. Eine andere Studie erstellte ein neues erweiterbares Flammhemmungsmittel-phosphoryliertes Histidin-Aminotriazin-Diaminopropan (PHTD)-und verwendete sie als Flammschutzmittel und Klebstoff für Polystyrol. Der flammretardante Mechanismus ist in Abbildung 6 dargestellt.

• Anorganische Mineralflammschutzmittel: Mineralische Materialien, die für die Flammenhemmung im Polystyrolschaum verwendet werden, umfassen Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, erweiterbares Graphit und deren Verbundwerkstoffe. Die Forscher modifizierten Magnesiumhydroxid (MH) mit Natriumdodecylbenzenesulfonat (SDBS), um ein Flammschutzmittel (MMH) vorzubereiten, und mischten es mit Polystyrol (PS), um flammretardante PS-Komposit-Isolationsstafe (PS-MMH-3) zu produzieren. Diese Boards zeigten einen guten Korrosionsbeständigkeit und Alterungsbeständigkeit, was sie zum Aufbau flammenretardanter Isolationsmaterialien wirksam machte. Eine andere Studie verwendete eine phenolische Harz/Al (OH) -Flame-Retardant-Lösung, um PS-Schaum zu verkapulieren, wodurch seine Verbrennungseigenschaften von brennbarer thermoplastischer zu nicht brennbarer Thermosettierung transformiert wurden und die Flammdarstellung der traditionellen PS-Isolierung signifikant verbessern.

3.. Traditioneller Phenolschaum

Phenolschaum ist eine der einzigartigen Kategorien für organische Polymerschaum mit unterschiedlichen Anwendungen. Während der Phenolschaum von Natur aus eine hervorragende Flammschutzunternehmen besitzt, hat er eine schlechte Zähigkeit. Obwohl verschiedene Härtungsmittel hinzugefügt werden können, um die Zähigkeit des Schaums zu verbessern, beeinträchtigt die durch diese Additive verursachte Entflammbarkeit seine Flammverzögerung und schafft ein Gleichgewichtsproblem zwischen mechanischen und flammenretardanten Eigenschaften.

• Halogenfreie Flammschutzmittel: Phenolschaum bewegt sich zunehmend in Richtung halogenfreier, phosphorfreier und umweltfreundlicherer Richtungen. Die Forscher haben einen neuartigen umweltfreundlichen halogenfreien, harter Stearat-basierten Flammschutzmittel (PSNCFR) entwickelt und in Phenolschaum (PFS) aufgenommen. In einer anderen Studie wurde ein neues Siloxan (SAECD) mit Silangruppen und reaktive Epoxidgruppen hergestellt. Anschließend wurden PFS mit unterschiedlichen Mengen an SAECD geändert. Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass die Zugabe von SAECD auch die Flammverzögerung von PF verbesserte.

• Boron-basierte Flammschutzmittel: Zusätzlich zu Halogen-freien Flammschutzsystemen ist die Boron-basierte Flammdarstellung ein weiterer Ansatz für PFS. Die Forscher verwendeten Melaminphosphatborat im Phenolschaum, wobei die maximale Additionsmenge 5% (nach Masse) betrug. Alle Proben erreichten UL 94 V-0-Bewertungen. Studien zeigten, dass Melaminphosphatborat in der Kondensatphase hauptsächlich Flammenhemmung aufweist, indem sie eine dichte Char -Struktur bilden. Die Forscher verwendeten unterschiedliche Mengen an Borsäure in PFS, bis zu 6%. Sie fanden heraus, dass mit zunehmender Borsäurehalt der Sauerstoffindex (LOI) zunahm, während die Peak -Wärmefreisetzungsrate und die Gesamtwärmefreisetzung abnahmen und die Flammverzögerung signifikant verbessert. Die Forscher verwendeten Bor-haltige Phenolharz als Aushärtungs- und Char-Bildungsmittel für Epoxidharze, um Thermosettungsmaterialien mit hoher Flammen-Referenz zu produzieren.

4. Bio-basiertes Phenolharz (BPF)

BPF ist ein Polymer, das durch Phenolformdehyd-Kondensationsreaktionen unter Verwendung natürlicher Phenole, Aldehyde oder deren Derivate gebildet wird. Die primären Rohstoffe für BPF sind natürliche Phenolsubstanzen, Phenole, die aus der Biomasseumwandlung abgeleitet wurden, und Aldehyde. Die Forscher führten Bioöl und Montmorillonit (MMT) in PF-Schaum ein, um seine Zähigkeit und Flammenhemmung zu verbessern. MMT kann sich mit Bioöl gut vermischen und die Flammverzögerung und Zähigkeit von PF effektiv verbessern. Forscher verwendeten Lärchen-Tannin, um für Isolationszwecke einen geschlossenen BPF-Schaum zu produzieren. Experimente haben gezeigt, dass dieser BPF -Schaum eine hervorragende Flammverzögerung hat und als Isoliermaterial im Baufeld verwendet werden kann. In einer anderen Studie wurden die flammretardanten Merkmale des PF-Basis von Open-Zell-Tannin-Basis untersucht. Der Bio-Basis-PF-Schaum hat lange Zündzeiten und eine geringe Wärmefreisetzung und macht es zu einem hervorragenden Isolierschaummaterial für den Bau. Die Forscher synthetisierten erfolgreich einen biologischen Phenolschaum basierend auf Lignin-alkalischen Flüssigkeit und Gerbsäure, wobei die Auswirkungen verschiedener Aushärtungskatalysatoren (Säuren, Basen und Wärme) und Aushärttemperaturen auf die Produktion von BPF-Schaum (wie in 7 gezeigt) untersucht wurden. Während der Verbrennung des BPF -Schaums wurde kein Rauchen, Tropfen oder Feuerverbreitung beobachtet. Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass sie als flammretardante Schaumstoffmaterialien für die Konstruktion verwendet werden können.

5. Cellulose -Nanofaserschaum

In Cellulose-Nanofaser (CNF) -basierte Isolierschaum, auch als Nanocellulose- und Cellulose-Nanofasern bekannt, befinden sich derzeit in den frühen Entwicklungsstadien, wobei Forschungen, die hauptsächlich auf die Akademie beschränkt sind. Unsere Literaturrecherche zeigt, dass CNF-basierte Schäume noch nicht kommerzialisiert wurden. Die Produktion von CNF kann eine Reihe verschiedener Operationen beinhalten, was zu zahlreichen Varianten von CNF führt. Die allgemeine Verarbeitung von Cellulose zu CNF umfasst Rohstoffbeschaffung, Reinigung, mechanische Vorbehandlung, biologische/chemische Vorbehandlung, Hauptverarbeitung und Nachbearbeitung. Durch die Verwendung von Eisguss gefolgt von Gefrier-, Superkritik- oder Verdunstungsstrategien (Abbildung 9) können in Labors hergestellte Schäume aus CNFs hergestellt werden. Hydroxylapatit (HAP) ist ein ungiftiges Calciumphosphat mit einem hohen Phosphorgehalt (höher als typisch kommerzieller Phosphor-basierter Flammschutzmittel), wodurch es stark flammhemmend ist. Forscher kombinierten erneuerbare Cellulose-Nanofasern mit nicht flammbaren Hydroxyapatit (HAP), um durch Gefrierdrocknen (ohne Eisguss) organisch-inorganische Verbundschaumschaume herzustellen. Die CNF/HAP -Schaumstoffverbundwerkstoffe erzielten eine hervorragende Flammverzögerung. Die Forscher verwendeten Natriumalginat (ein kostengünstiges, ungiftiges Biopolymer, das üblicherweise in Lebensmitteln und biomedizinischen Feldern verwendet wird) zusammen mit Borsäure und Boraten (auch kostengünstige, ungiftige Materialien) als Flammschutzmittel zur Herstellung von Vernetzungen CNF-Schaumstoffverbindungen. Dieser umweltfreundliche Schaum weist eine geringe thermische Leitfähigkeit, eine gute Flexibilität und die Nicht-Flammbarkeit auf.

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Aerogele sind eine feste Materialform, die durch Trocknungsprozesse erhalten wird, die die dreidimensionale Netzwerkstruktur von Gelen beibehalten und gleichzeitig das flüssige Lösungsmittel entfernen. Sie sind durch niedrige Dichte, niedrige thermische Leitfähigkeit, hohe Porosität und Hochtemperaturresistenz gekennzeichnet. Aufgrund ihrer extrem niedrigen thermischen Leitfähigkeit verbessern Aerogele die Isolationsleistung. Zu den häufigsten Arten von Aerogelen gehören Aerogele auf Kiesel-, Kohlenstoff- und Metalloxidbasis. Unter ihnen senken Sio₂-Aerogele als neuartiges Nano-Lichtgewicht, multifunktionales und umweltfreundliches Material zunehmend die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit als effizientes Isoliermaterial. Die Forscher erstellten eine neue Art von Phenolharz/Kieselsäure-Verbund-Airsch (Syntheseprozess in Abbildung 10) durch direkte Copolymerisation und Nano-Phasen-Trennungsmethoden. Das zusammengesetzte Airgel mit 70% Silica -Gehalt zeigte eine hervorragende Flammverzögerung und stand ohne Zersetzung Flammen von ca. 1300 ° C. Die Forscher verwendeten Konjac Glucomannan und Tetraethylorthosilikat, um zwei verschiedene strukturelle Aerogele durch physikalische Mischung (KTB) und Co-Precursor-Methoden (KTC) herzustellen. Im Vergleich zum KTB -Airgel mit einfachem physikalischen Mischung zeigte das KTC -Airgel mit vernetzten durchdringenden Netzwerken bessere mechanische Eigenschaften, Isolierung und Flammenhemmung.

III. Flammhemmungsforschung zu schalldestelligen Schaumstoffmaterialien

In den letzten Jahren ist die Lärmbelastung zu einem der schwerwiegendsten Umweltprobleme für die Menschheit geworden und hat sich negativ auf die Gesundheit und die Arbeitseffizienz auswirkt. Infolgedessen haben poröse Schaumstoffmaterialien, die für ihre hervorragenden Schallabsorptionseigenschaften, niedrige Dichte und hohe spezifische Festigkeit bekannt sind, erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Im Baufeld werden organische Schäume aufgrund ihrer kontrollierbaren Mikrostrukturen und reichlich vorhandenen Produktion weit verbreitet als Rauschreduktions- und Schalldämmmaterialien. Die Porenstruktur von Schäumen hängt eng mit ihrer Schallabsorptionsleistung zusammen, da die Verteilung der Wege im Schaum die Verlust der Schallenergie stark beeinflusst. Abbildung 11 (a) zeigt die typische Morphologie von Schaum, die Hohlräume und verschiedene strukturierte Poren (geschlossen, teilweise offen und offene Poren) enthält. Während des Polymerisationsprozesses werden Hohlräume und Porenstrukturen eingenommen, als ein Polyurethanschaum eingenommen wird. Die Zellgröße wird durch die Gelation und Blasenreaktionen bestimmt. Wenn der Hohlraumdruck viel größer ist als die Wandfestigkeit, kann der Schaum mit einer offenen Porenstruktur erhalten werden. Dickere Hohlraumwände ersticken dazu, bei niedrigen Entwässerungsströmungsraten zu verfestigen, und wenn der Verfestigungsprozess vor der Bildung vollständig geöffneter Poren auftritt, werden teilweise geöffnete Poren hergestellt. Wenn sich die Hohlraumwände vor dem Aufbruch der Wände vollständig verfestigen, bleiben geschlossene Poren (Abbildung 11).

1. Polyurethanschaum für Schalldämmung

Polyurethanschaum kann nicht nur als Isoliermaterial, sondern auch als Schalldämmungsmaterial verwendet werden. Verschiedene Arten von Nanopartikeln und Fasern können verwendet werden, um die akustische Leistung von Polyurethanschaum zu verbessern. Die Zugabe von Nanopartikeln und Fasern beeinflusst die Zellgröße und die offene Porosität des Schaums, wodurch die Schallabsorptionsleistung von Polyurethanschaum verbessert wird. Der Schallabsorptionskoeffizient des Polyurethanschaums wird auch durch die Anzahl der Poren beeinflusst. Je mehr Poren im Schaumstoff, desto besser die Schallabsorptionsleistung.

• Flammanteile auf Borbasis: Flammanteile auf Borbasis anorganischer Borbasis wie Borsäure, Borax und Borat können die Brandresistenz, Flammenhemmung und Rauch-Suppressionseigenschaften von Materialien erheblich verbessern, wodurch die Emission von toxischen und schädlichen Gasen während der Verschlüsse reduziert wird. Die Forscher haben ein Verbundmaterial aus starrem Polyurethanschaum mit Triphenylphosphat, Aluminiumhydroxid und Zinkborat sowie deren binären Gemischen durch einen einstufigen Formprozess vorbereitet. Die Flammenausbreitungsrate des starren Polyurethanschaums nahm ebenfalls signifikant ab, und in einigen Fällen wurde die Flamme dem Selbstverlust beobachtet. Die flammhemmenden Additive verbesserten die Flammverzögerung des starren Polyurethanschaums.

• Stickstoff-Phosphor-Synergistische Flammverzögerung: Die Kombination von Flammschutzmitteln basiert auf der Wechselwirkung zwischen ihnen, um die Flammenhemmung zu verbessern, die als synergistische Wirkung bezeichnet wird. Während der Verwendung spezieller Arten von Flammschutzmitteln kann eine Leistung verbessert werden, während eine andere geschwächt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist ein synergistisches flammhemmendes System für Schaumstoffmaterialien von entscheidender Bedeutung, um eine optimale Leistung zu erzielen. Hinzufügen eines Flammschutzmittels aus Phosphor und Stickstoff wie Toluol -Amin -Spirocyclic -Pentaerythritol -Diphosphat (TSPB) (Syntheseprozess, gezeigt in Abbildung 12), verbessert die TSPB den starren Polyurethanschaum, da TSPB früher als der starre Polyurethan -Polyurethan -Polyurethan -Feuchtigkeits -Feuchtigkeits -Feuchtigkeits -Feuchtigkeits -Feuchtigkeitsfeuchter untergeht. Die Forscher untersuchten die Wirkung eines neuen Phosphor-Stickstoffflammes-Respots (Dopo-Nibam, Synthesediagramm, der in Abbildung 13) auf die Flammverzögerung von Polyurethanschaum gezeigt wurde. Das Vorhandensein von Stickstoff in der Flammschutzmittel verdünnt die während der Verbrennung gebildeten brennbaren Gase, wodurch die Flammverhinderung des Polyurethanschaums verbessert wird.

• Flammschutzmittel auf Kohlenstoffbasis: Materialien auf Kohlenstoffbasis, einschließlich Graphen, erweiterbarem Graphit, reduziertem Graphenoxid und Kohlenstoffnanoröhren, haben als nachhaltige grüne Flammstoffe für Polymere, einschließlich Polyurethanschaum, erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Flammschutzmittel auf Kohlenstoffbasis verbessern die Flammverzögerung durch Förderung der Char-Formation. Die Forscher verwendeten Sonnenblumenöl als Alternative und wandelten es durch Epoxidation und Epoxidringeröffnung in eine aktive Form um, um starren Polyurethanschaum zu produzieren. Verschiedene Konzentrationen von expandierbarem Graphit (EG) und Methylphosphonat-Dimethylester (DMMP) wurden als nicht-halglierte Flammschutzmittel verwendet, um starren Polyurethanschaum herzustellen. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses Polyurethan durch DMMP oder EG eine effiziente Flammverzögerung erzielen kann und das Potenzial für eine großflächige Produktion hat.

2. Airgelmaterialien

Aerogele sind amorphe Materialien, die aus einem robusten makromolekularen Netzwerk bestehen. Aufgrund ihrer porösen Struktur, die die Ausbreitung von Schallwellen effektiv behindert, weisen sie eine ausgezeichnete Klangisolierung auf. Darüber hinaus haben Aerogele eine sehr hohe Porosität von 88% und 99,8%. Je höher die Porosität, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit und Häufigkeit von Kollisionen, wenn Schallwellen in das poröse Material eindringen, was zu einer schnelleren Energieabteilung und einer besseren Schallabsorption führt. Die Schalldämmung von Lufthämpfermaterialien ist ziemlich bemerkenswert, wobei die Schallreduzierung zwischen 30 und 50 Dezibel liegt und die Geräuschstörungen erheblich verringert.

• Anorganische Flammschutzmittel: Zu den anorganischen Flammschutzmitteln gehören Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid und erweiterbare Flammschutzmittel auf Graphitbasis. Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid sind die Hauptsorten anorganischer Flammstoffe, die durch Nichttoxizität und niedrigem Rauch gekennzeichnet sind. Die Forscher fanden heraus, dass Al (OH) ₃ und Mg (OH) ₂ die Flamme -Verzögerung von Silica -Aerogelen verbessern können. Im Vergleich zum ursprünglichen Airgehern zeigte das Airgehirn mit zusätzlichem MG (OH) ₂ eine bessere Flammverzögerung mit niedrigeren Wärmefreisetzungsraten und Gesamtwärmefreisetzung. Die Zugabe von Hydroxidpartikeln spielte eine wichtigere Rolle bei der Reduzierung der Gesamtwärmefreisetzungs- und Wärmefreisetzungsraten, indem die brennbaren Gase verdünnten und die Wärme aus dem Feuer durch die Verdunstung von Wasser entfernt wurden. Insbesondere erfasst es effektiv freie Radikale und verhindert eine weitere Verbrennung des Kieselsäure -Luftschlegels. Die Hauptaufgabe von anorganischen Flammschutzmitteln während der Verbrennung besteht darin, sich chemischen Veränderungen zu unterziehen. Das Aluminiumhydroxid im Luftschleg -Verbund wird unter Brandbedingungen zersetzt und Wasser erzeugt, das die erzeugten brennbaren Gase verdünnt und Wärme vom Feuer entfernt.

• Phosphorbasierte Flammschutzmittel auf Phosphorbasis: Zusätzlich zu den Flammschutzmitteln in der Dampfphase können Verbindungen auf Phosphorbasis in Aerogele eingeführt werden, um die Bildung einer Charschicht zu fördern und als physikalische Barriere zu fungieren. Die Kombination von Silizium- und Phosphorelementen kann einen synergistischen Flammschutzmittel- und Rauchunterdrückungseffekt ausüben. Die Forscher haben Silica -Aerogele unter Verwendung von Natriumsilikat und Tetraethylorthosilikat als Vorläufer und Phosphorsäure als saurer Katalysator hergestellt und sie dann mit 10% Trimethylchlorsisilan modifiziert. Die hydrophoben Trimethylsilylgruppen [TMS, si- (ch₃) ₃] reagieren auf die Airgel, um Si-OH-Gruppen zu produzieren. Die physikalischen Eigenschaften des Kieselsäure -Airsches werden aufgrund des Sinterns und Aggregation der Nanpartikel verringert. Die Verwendung anorganischer Siliziumquellen (wie Natriumsilikat) kann Brandgefahren verringern. Die Einführung von Phosphorelementen verringert die Entflammbarkeit des Kieselsäure -Luftschlegels weiter.

• Erweiterbare Flammschutzmittel: Erweiterbare Flammschutzmittel bestehen hauptsächlich aus drei Teilen: Kohlenstoffquelle (char erstere), Säurequelle (Zeichenkatalysator) und Gasquelle (Blasmittel). Die Forscher entwickelten eine neue Art von Lufthegel Melamin-Schaumstoffverstärkten phenolischer Airgel (MF PA). Aufgrund des miteinander verbundenen Teilchennetzwerks des Airgeherns hat MF PA eine stärkere Viskosität, die der zusätzlichen Dehnung und Biegung des Schaums während der Schallenergiewirkung standhalten kann, wodurch die Dissipation der Schallenergie erhöht wird. Das Airgel -Netzwerk hat auch eine 'planar' -Form, die der Reflexion von Schallwellen förderlich ist. MF PA kombiniert diese Vorteile und hat eine hervorragende Klangisolierung. Gleichzeitig weist MF PA eine geringe Dichte, eine hohe Flexibilität, eine geringe thermische Leitfähigkeit, eine ausgezeichnete Schalldämmung und eine effiziente Flammverzögerung auf. Diese hervorragenden Eigenschaften machen MF PA ein vielversprechendes flammretardantes Material für Niedertemperaturanwendungen und verfügen über umfassende Aussichten in Bauanwendungen.

Iv. Abschluss

Obwohl sich viele Forscher für die Erforschung von flammretardanten Schaumstoffmaterialien verpflichtet haben und bedeutende Fortschritte erzielt haben, gibt es immer noch viele Probleme, die weitere Forschungsergebnisse erfordern. Diese können wie folgt zusammengefasst werden:

1. Schaummaterial Verwenden Sie grüne Flammschutzmittel. Basierend auf Marktnachfragen und Entwicklungsaussichten ist die Entwicklung recycelbarer Flammschutzmittel und umweltfreundliche Flammenrentratante Schaumstoffmaterialien eine zukünftige Forschungsrichtung für Bauschaummaterialien.

2. Schaumstoffmaterial Verwenden Sie zusammengesetzte Flammschutzmittel. Eine eingehende Forschung zu der Formelzusammensetzung, dem synergistischen Mechanismus und den Kostenproblemen von zwei oder mehr Flammschutzmitteln ist erforderlich.

3. Die Multifunktionalisierung von Schaumstoffmaterialien. Die Entwicklung von flammrammanten Schaumstoffmaterialien mit mehreren Funktionen mit mehreren Funktionen mit mehreren Funktionen ist eine zukünftige Forschungsrichtung. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Flammschutzmittel von Konstruktionsschaumstoffmaterialien erheblich verbessert werden können, indem sie Flammschutzmittel anpassen und die Produktionsprozesse verbessert und die mit Bränden verbundenen Verlusten erheblich verbessert werden. Gleichzeitig ist es notwendig, andere Faktoren umfassend zu berücksichtigen, um flammübergreifende Schaumstoffmaterialien zu entwickeln, die umfassende Anforderungen entsprechen und die Sicherheit und die nachhaltige Entwicklung des Gebäudes sicherstellen.

In der Flamm -Retardancy -Forschung zu Bauschaumstoffmaterialien hat Guangzhou Yinsu Flame Represctant Company eine Vielzahl effizienter Flammschutzmittel entwickelt, die auf die spezifischen Bedürfnisse von Baumaterialien zugeschnitten sind. Zu diesen Produkten gehören ein Antimon -Trioxid -Ersatz, der die Flammhemmungskosten effektiv reduziert und gleichzeitig eine hervorragende Leistung der Flammschutzmittel aufrechterhält. Das Unternehmen hat außerdem XPS Red Phosphorpaste RP-TP46 auf den Markt gebracht , eine Flammschutzmittel mit hoher Phosphor-Gehaltspaste mit überlegener Effizienz von Flame Respared. Darüber hinaus bietet das Unternehmen die XPS-Isolationsbrettflammschutzmittel FRP-950X an , eine mikroverkapselte rote Phosphor-Flamme-Reparatur, die für Draht- und Kabelmaterialien geeignet ist, mit niedrigem Rauch, Halogenfrei und hocheffizienter Flammenthemz. Diese innovativen Produkte verbessern nicht nur die flammhemmende Leistung von Baumaterialien, sondern erfüllen auch Umwelt- und Sicherheitsanforderungen und bieten zuverlässige flammhemmende Lösungen für die Bauindustrie.