TPU的燃烧机理及影响因素

严格来讲，固态聚合物是不能燃烧的，更确切地讲，被点燃的是它们受热降解后生成的与氧气混合在一起的可燃气体小分子，当挥发性可燃气体的浓度达到可燃性极限时，才能被点燃。TPU 的燃烧实质上是其点燃后受热分解生成的小分子化合物的燃烧。聚氨酯材料在达到分解温度临界点时，共价键会吸收能量从而断裂，生成的小分子化合物在氧气的作用下发生剧烈的氧化还原反应形成火焰。燃烧时产生的热量会进一步促进TPU 的分解，使燃烧反应持续进行直至完全炭化。

聚合物引燃的难易程度是其燃烧行为的最重要特征，其与聚合物本身的化学结构、组成、热传导能力、热分解温度、产生气体和熔滴的助燃程度等因素有关。不同的物质具有不同的闪点和着火点，见表7－1，闪点和着火点越低的物质越容易燃烧。

表7-1　不同物质的闪点和着火点

同时需要指出的是物质的引燃，除了物质本身的燃烧特性外，外界条件也是不可忽视的因素，如火源的类型和种类、引燃面积的强度、环境温度、通风条件等。

物质的燃烧过程是能量形态转化过程，在燃烧过程中，聚合物将产生断链，生成小分子物质，这些物质燃烧难易与其内聚能、分子中各类化合键的键能和燃烧产生的热能有关。显而易见，物质的内聚能越低往往意味着其熔点低、易挥发、易燃烧；分子链的解离能低则通常意味着其易分解、耐热性差；而分解或燃烧时产生的热量越多，越有助于物质本身热量的积累，使其燃烧更容易发生。表7－2 和表7－3 为部分化学键的内聚能及其键能和燃烧热。(www.xing528.com)

表7-2　部分化学键的内聚能

表7-3　部分化合键的键能和燃烧热

从表7－2 和表7－3 可知，热塑性聚氨酯弹性体中数量庞多的结构单元如C—N、C—C 等解离能较低，使得TPU 的分子链呈现出易分解且不耐热的特征，同时分子链中大量的C—C、C—H 和C—O 也导致了其在分解时热量更容易积累，导致其着火点较低。