氢氧化镁阻燃剂在PU合成革中的应用

张玉洲，李梅英，童龙学，张晓峰

（1.浙江禾欣新材料有限公司，浙江嘉兴314000；2.禾欣可乐丽超纤皮（嘉兴）有限公司，浙江 嘉兴314000；3．嘉兴市橡树纺织品有限公司，浙江 嘉兴 314000）

前言

随着国民经济的快速发展，人们的出行发生了极大的变化，这其中私家车的发展尤为突出，同时也带动了汽车革行业的快速发展。过去，对于汽车高档革，人们仅仅停留在天然皮革，但由于人口的膨胀，环境保护力度的加大和社会需求的不断增加，有限的天然皮革资源日益显得不足。在外观、功能、物性方面接近天然皮革的合成革应运而生，在类似皮革材料中，形成了牢固的市场[1-2]。

对于汽车革来讲，从第一要务上来讲，就是要具有阻然效果。氢氧化镁因其无烟、无毒、无腐蚀、安全价廉等优点，被广泛应用[3-6]。本文就从氢氧化镁在PU合成革中的应用出发，对其进行了全方位的研究与探索，以期给合成革行业带来崭新的前景。

1 试验部分

1.1 材料及仪器

尼龙无纺布，不同厚度（0.6 mm，0.8 mm，1.0 mm），禾欣可乐丽超纤皮（嘉兴）有限公司；

HX－8015聚氨酯，模量2 MPa，固含量30%，嘉兴禾欣化学工业有限公司；

氢氧化镁，5-10 μm，合肥中科阻燃新材料有限公司；

N，N二甲基甲酰胺，上海洋捷贸易有限公司；

色浆，嘉兴三宝化学有限公司；

干法小样机，自制；

压纹小样机，自制

YG815D型水平阻燃仪，上海发瑞仪器科技有限公司；

MKS－T1L织物透湿测试仪，西安精大检测设备有限公司；

GT－303型柔软度仪，高铁检测仪器有限公司；

CMT4503型微机控制万能试验机，深圳市新三思材料检测有限公司；

SEM660扫描电子显微镜，上海禹重实业有限公司；

HC－2C型氧指数测定仪，南京江宁区方山分析仪器设备厂；

JCY－2型烟密度等级测试仪，山智精密仪器科技有限公司。

1.2 阻燃性PU合成革的制备

1.2.1 配制浸渍液

称取一定量的阻燃剂（计阻燃剂占总浆料固含量的质量分数0%、5%、10%、15%）于一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，待分散均匀后，分别加入聚氨酯树脂500 g，色浆 1.3 g，总计 1 000 g。

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

表2 不同厚度PU合成革的透湿性对比Table 2 Comparison of moisture permeability of PU synthetic leather with different thickness

表3 不同厚度PU合成革剥离对比Table 3 Contrast of PU synthetic leather with different thickness

1.2.2 工艺流程

无纺布→浸渍→水洗→烘干→贴合干法

通过以上工艺得到带有阻燃效果、不同厚度的PU合成革。

1.3 测试方法及表征

1.3.1 PU合成革阻燃性能的测试方法

PU合成革阻燃性能的测试采用GB8410－2006《汽车内饰材料的燃料特性》的技术要求及试验方法。

1.3.2 PU合成革透湿性能的测定

按照GB/T 12704-1991《纺织织物透湿量测试法-透湿杯法》测试。采用吸湿法，试验温度为(38±1）℃，相对湿度:65±5%。

1.3.3 PU合成革的剥离性能测试

PU合成革的强力性能测定参照标准QB/T2888-2007《聚氨酯束状超细纤维合成革》的测定方法。

1.3.4 PU合成革的极限氧指数测定

PU合成革极限氧指数参照GB/T2406–2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》的测定方法。

1.3.5 PU合成革的烟密度等级测定

PU合成革烟密度等级采用《GBT 20284－2006建筑材料或制品的单体燃烧试验》定义SMOGER烟气生成速率指数：试样产生烟率与所需受光时间的比值的最大值。

2 结果与讨论

2.1 PU合成革的阻燃性能分析

表1为不同厚度PU合成革阻燃效果随氢氧化镁阻燃剂用量的变化。PU合成革随着氢氧化镁用量的增加阻燃效果增加；相同添加氢氧化镁阻燃剂，随着合成革厚度的增加阻燃效果也增加。这是因为氢氧化镁在高温下通过分解吸收大量的热量，生成的水蒸气可以稀释空气中的氧气浓度，从而延缓聚合物的热降解速度，减慢或抑制聚合物的燃烧，促进炭化、抑制烟雾的形成；同时随着厚度的增加，也相应增加了阻燃剂的比例，所以阻燃效果会随着合成革厚度的增加，阻燃效果也随之增加。

2.2 PU合成革的透湿性能分析

不同厚度PU合成革的透湿性测试结果见表2。从总体来看，PU合成革随着氢氧化镁阻燃剂用量的增加，透湿性普遍升高；同时随着PU合成革厚度的增加，透湿性变差。这是因为加入氢氧化镁无机阻燃剂后，PU膜的连续性造成了一定的破坏，原来致密的结构出现了裂缝，故透气性得到了明显的改善；但由于PU合成革不规则的三维结构，会随着合成革厚度的增加，造成气体的回旋，导致透气性下降。

表4 不同厚度PU合成革极限氧指数对比Table 4 Comparison of limit oxygen index of PU synthetic leather with different thickness

表5 不同厚度PU合成革烟密度对比Table 5 Contrast of smoke density of PU synthetic leather with different thickness

2.3 PU合成革的剥离性能分析

不同厚度PU合成革的剥离性能测试结果见表3。从总体来看，PU合成革的剥离强度随着氢氧化镁阻燃剂的增加，剥离性能普遍降低；同时随着PU合成革厚度的增加，合成革的剥离强度会增加。这是因为加入氢氧化镁阻燃剂后，PU合成革中连续的树脂结构造成了一定破坏，其内部形成了许多缺陷，应力造成了损伤，导致了PU合成革的剥离性能下降；PU合成革的剥离强度主要来自于PU合成革底坯，随着底坯厚度的增加，相应的纤维数目及纤维间的缠绕也相应增加，为应力的提升打下的前提，故随着PU合成革厚度的增加，剥离强度会出现上升的趋势。

2.4 极限氧指数分析

PU合成革的极限氧指数（LOI）测试结果见表4。从总体来看，PU合成革的极限氧指数随着厚度、氢氧化镁阻燃剂的增加，极限氧指数普遍上升。这是因为氧指数是在规定的试验条件下，氧、氮混合气流中，刚好维持试样燃烧所需的最低氧浓度，不断增加氢氧化镁阻燃剂的用量，混合气体中所含氧气的体积百分数就要增加，才能达到PU合成革被点燃的效果，这样就导致了PU合成革很难被点燃，增加了极限氧指数。

2.5 烟密度等级分析

不同厚度PU合成革的烟密度等级测试结果见表5。从试验数据来看，PU合成革随着厚度、氢氧化镁阻燃剂的增加，其燃烧的烟密度均明显下降。这是因为氢氧化镁抑制PU合成革分解的可燃性气体向空气中的扩散、加速气相中可燃气体转化为水和二氧化碳的过程，液相中促进成炭反应并将成炭微粒吸附在燃烧表面的过程，从而发挥抑烟作用。

3 结论

本文考察了不同用量氢氧化镁对不同厚度PU合成革阻燃性能的影响，结论如下。

①PU合成革随着厚度、氢氧化镁阻燃剂用量的增加，阻燃效果、极限氧指数均明显增加，烟密度均下降。

②PU合成革透湿效果随着氢氧化镁阻燃剂用量的增加呈上升趋势，随着厚度的增加呈下降趋势；剥离强度随着氢氧化镁阻燃剂用量的增加呈下降趋势，随着厚度增加呈上升趋势。

③针对不同厚度的PU合成革来讲，应采用不同比例的氢氧化镁来达到PU合成革最佳的综合性能。

[1]我国人造革合成革现状及发展趋势[J].塑料制造,2010(09).

[2]合成革在汽车内饰的应用及发展趋势[J].聚氨酯,2010(05).

[3]苏明阳,王海军,唐林生.氢氧化镁阻燃剂的应用现状及研究进展[J].当代化工,2015(01).

[4]房萌.氢氧化镁阻燃剂分散性的研究[D].辽宁科技大学,2016.

[5]苏明阳.氢氧化镁阻燃剂对聚丙烯性能影响的研究[J].盐业与化工,2015(08).

[6]欧育湘,房晓敏.金属氢氧化物阻燃剂的现状与发展前景[J].精细与专用化学品,2007(02).