氫氧化鎂阻燃劑在PU合成革中的應用

張玉洲，李梅英，童龍學，張曉峰

（1.浙江禾欣新材料有限公司，浙江嘉興314000；2.禾欣可樂麗超纖皮（嘉興）有限公司，浙江 嘉興314000；3．嘉興市橡樹紡織品有限公司，浙江 嘉興 314000）

前言

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的出行發(fā)生了極大的變化，這其中私家車的發(fā)展尤為突出，同時也帶動了汽車革行業(yè)的快速發(fā)展。過去，對于汽車高檔革，人們僅僅停留在天然皮革，但由于人口的膨脹，環(huán)境保護力度的加大和社會需求的不斷增加，有限的天然皮革資源日益顯得不足。在外觀、功能、物性方面接近天然皮革的合成革應運而生，在類似皮革材料中，形成了牢固的市場[1-2]。

對于汽車革來講，從第一要務上來講，就是要具有阻然效果。氫氧化鎂因其無煙、無毒、無腐蝕、安全價廉等優(yōu)點，被廣泛應用[3-6]。本文就從氫氧化鎂在PU合成革中的應用出發(fā)，對其進行了全方位的研究與探索，以期給合成革行業(yè)帶來嶄新的前景。

1 試驗部分

1.1 材料及儀器

尼龍無紡布，不同厚度（0.6 mm，0.8 mm，1.0 mm），禾欣可樂麗超纖皮（嘉興）有限公司；

HX－8015聚氨酯，模量2 MPa，固含量30%，嘉興禾欣化學工業(yè)有限公司；

氫氧化鎂，5-10 μm，合肥中科阻燃新材料有限公司；

N，N二甲基甲酰胺，上海洋捷貿易有限公司；

色漿，嘉興三寶化學有限公司；

干法小樣機，自制；

壓紋小樣機，自制

YG815D型水平阻燃儀，上海發(fā)瑞儀器科技有限公司；

MKS－T1L織物透濕測試儀，西安精大檢測設備有限公司；

GT－303型柔軟度儀，高鐵檢測儀器有限公司；

CMT4503型微機控制萬能試驗機，深圳市新三思材料檢測有限公司；

SEM660掃描電子顯微鏡，上海禹重實業(yè)有限公司；

HC－2C型氧指數(shù)測定儀，南京江寧區(qū)方山分析儀器設備廠；

JCY－2型煙密度等級測試儀，山智精密儀器科技有限公司。

1.2 阻燃性PU合成革的制備

1.2.1 配制浸漬液

稱取一定量的阻燃劑（計阻燃劑占總漿料固含量的質量分數(shù)0%、5%、10%、15%）于一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，待分散均勻后，分別加入聚氨酯樹脂500 g，色漿 1.3 g，總計 1 000 g。

表1 不同厚度PU合成革的阻燃效果對比Table 1 Comparison of flame retardant effect of PU synthetic leather with different thickness

表2 不同厚度PU合成革的透濕性對比Table 2 Comparison of moisture permeability of PU synthetic leather with different thickness

表3 不同厚度PU合成革剝離對比Table 3 Contrast of PU synthetic leather with different thickness

1.2.2 工藝流程

無紡布→浸漬→水洗→烘干→貼合干法

通過以上工藝得到帶有阻燃效果、不同厚度的PU合成革。

1.3 測試方法及表征

1.3.1 PU合成革阻燃性能的測試方法

PU合成革阻燃性能的測試采用GB8410－2006《汽車內飾材料的燃料特性》的技術要求及試驗方法。

1.3.2 PU合成革透濕性能的測定

按照GB/T 12704-1991《紡織織物透濕量測試法-透濕杯法》測試。采用吸濕法，試驗溫度為(38±1）℃，相對濕度:65±5%。

1.3.3 PU合成革的剝離性能測試

PU合成革的強力性能測定參照標準QB/T2888-2007《聚氨酯束狀超細纖維合成革》的測定方法。

1.3.4 PU合成革的極限氧指數(shù)測定

PU合成革極限氧指數(shù)參照GB/T2406–2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為》的測定方法。

1.3.5 PU合成革的煙密度等級測定

PU合成革煙密度等級采用《GBT 20284－2006建筑材料或制品的單體燃燒試驗》定義SMOGER煙氣生成速率指數(shù)：試樣產(chǎn)生煙率與所需受光時間的比值的最大值。

2 結果與討論

2.1 PU合成革的阻燃性能分析

表1為不同厚度PU合成革阻燃效果隨氫氧化鎂阻燃劑用量的變化。PU合成革隨著氫氧化鎂用量的增加阻燃效果增加；相同添加氫氧化鎂阻燃劑，隨著合成革厚度的增加阻燃效果也增加。這是因為氫氧化鎂在高溫下通過分解吸收大量的熱量，生成的水蒸氣可以稀釋空氣中的氧氣濃度，從而延緩聚合物的熱降解速度，減慢或抑制聚合物的燃燒，促進炭化、抑制煙霧的形成；同時隨著厚度的增加，也相應增加了阻燃劑的比例，所以阻燃效果會隨著合成革厚度的增加，阻燃效果也隨之增加。

2.2 PU合成革的透濕性能分析

不同厚度PU合成革的透濕性測試結果見表2。從總體來看，PU合成革隨著氫氧化鎂阻燃劑用量的增加，透濕性普遍升高；同時隨著PU合成革厚度的增加，透濕性變差。這是因為加入氫氧化鎂無機阻燃劑后，PU膜的連續(xù)性造成了一定的破壞，原來致密的結構出現(xiàn)了裂縫，故透氣性得到了明顯的改善；但由于PU合成革不規(guī)則的三維結構，會隨著合成革厚度的增加，造成氣體的回旋，導致透氣性下降。

表4 不同厚度PU合成革極限氧指數(shù)對比Table 4 Comparison of limit oxygen index of PU synthetic leather with different thickness

表5 不同厚度PU合成革煙密度對比Table 5 Contrast of smoke density of PU synthetic leather with different thickness

2.3 PU合成革的剝離性能分析

不同厚度PU合成革的剝離性能測試結果見表3。從總體來看，PU合成革的剝離強度隨著氫氧化鎂阻燃劑的增加，剝離性能普遍降低；同時隨著PU合成革厚度的增加，合成革的剝離強度會增加。這是因為加入氫氧化鎂阻燃劑后，PU合成革中連續(xù)的樹脂結構造成了一定破壞，其內部形成了許多缺陷，應力造成了損傷，導致了PU合成革的剝離性能下降；PU合成革的剝離強度主要來自于PU合成革底坯，隨著底坯厚度的增加，相應的纖維數(shù)目及纖維間的纏繞也相應增加，為應力的提升打下的前提，故隨著PU合成革厚度的增加，剝離強度會出現(xiàn)上升的趨勢。

2.4 極限氧指數(shù)分析

PU合成革的極限氧指數(shù)（LOI）測試結果見表4。從總體來看，PU合成革的極限氧指數(shù)隨著厚度、氫氧化鎂阻燃劑的增加，極限氧指數(shù)普遍上升。這是因為氧指數(shù)是在規(guī)定的試驗條件下，氧、氮混合氣流中，剛好維持試樣燃燒所需的最低氧濃度，不斷增加氫氧化鎂阻燃劑的用量，混合氣體中所含氧氣的體積百分數(shù)就要增加，才能達到PU合成革被點燃的效果，這樣就導致了PU合成革很難被點燃，增加了極限氧指數(shù)。

2.5 煙密度等級分析

不同厚度PU合成革的煙密度等級測試結果見表5。從試驗數(shù)據(jù)來看，PU合成革隨著厚度、氫氧化鎂阻燃劑的增加，其燃燒的煙密度均明顯下降。這是因為氫氧化鎂抑制PU合成革分解的可燃性氣體向空氣中的擴散、加速氣相中可燃氣體轉化為水和二氧化碳的過程，液相中促進成炭反應并將成炭微粒吸附在燃燒表面的過程，從而發(fā)揮抑煙作用。

3 結論

本文考察了不同用量氫氧化鎂對不同厚度PU合成革阻燃性能的影響，結論如下。

①PU合成革隨著厚度、氫氧化鎂阻燃劑用量的增加，阻燃效果、極限氧指數(shù)均明顯增加，煙密度均下降。

②PU合成革透濕效果隨著氫氧化鎂阻燃劑用量的增加呈上升趨勢，隨著厚度的增加呈下降趨勢；剝離強度隨著氫氧化鎂阻燃劑用量的增加呈下降趨勢，隨著厚度增加呈上升趨勢。

③針對不同厚度的PU合成革來講，應采用不同比例的氫氧化鎂來達到PU合成革最佳的綜合性能。

[1]我國人造革合成革現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].塑料制造,2010(09).

[2]合成革在汽車內飾的應用及發(fā)展趨勢[J].聚氨酯,2010(05).

[3]蘇明陽,王海軍,唐林生.氫氧化鎂阻燃劑的應用現(xiàn)狀及研究進展[J].當代化工,2015(01).

[4]房萌.氫氧化鎂阻燃劑分散性的研究[D].遼寧科技大學,2016.

[5]蘇明陽.氫氧化鎂阻燃劑對聚丙烯性能影響的研究[J].鹽業(yè)與化工,2015(08).

[6]歐育湘,房曉敏.金屬氫氧化物阻燃劑的現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].精細與專用化學品,2007(02).