錢立軍，現任北京工商大學材料與機械工程學院副院長、教授、博士研究生導師，入選北京市百千萬工程人纔、長城學者、北京市青年撥尖人纔。擔任阻燃材料產業技術創新戰略聯盟秘書長、中國石油和化學工業聯合會阻燃專委會副秘書長。主要從事環境友好阻燃助劑及其高分子材料的制備及產業化。

2007年9月畢業於北京理工大學材料科學與工程學院，獲材料學博士學位。2016年德國聯邦材料與測試研究所訪問學者。

發表SCI收錄論文60餘篇，SCI他引1000餘次；獲授權國家發明專利30餘項；出版學術著作2部，科普讀物1部。

完成有高分子溴化環氧樹脂、溴化聚苯乙烯、FR245、磷雜菲化合物、高濃度三聚氰胺氰脲酸鹽、六溴環十二烷替代品等產業化項目，累計實現產值8。

作為項目負責人承擔有國家重點研發計劃、國家自然科學基金面上項目、青年基金、國家863計劃、北京市創新能力提升計劃、北京青年撥尖人纔項目、北京市*重點項目暨北京自然科學基金項目、中以合作項目、企業委托產學研合作等研究課題40餘項。

2013年獲中國石油和化學工業聯合會“青年科技突出貢獻獎”，2014年獲中國石油和化學工業聯合會科學技術發明二等獎。

主持科研項目：

1．國家自然科學基金面上項目，51973006，簇狀磷雜菲分子的構建及其同步提高環氧樹脂阻燃與物理機械性能的研究

2. 國家重點研發計劃，2016YFB0302104，磷基接枝聚氨酯阻燃絕熱材料關鍵技術

3. 國家自然科學基金面上項目，21374003，磷雜菲/三嗪雙基分子阻燃環氧樹脂的性能與機理

4. 國家自然科學基金青年項目，51103002，基於環氧樹脂體繫磷雜菲磷腈雙基協效阻燃行為與機理

5. 北京市創新能力提升計劃，TJSHG201510011021，綠色阻燃外牆保溫硬泡聚氨酯材料的產業化

6. 北京市長城學者培養計劃項目, CIT&TCD20180312, 烷基次磷酸鹽/磷雜菲雙基分子的基團協同阻燃環氧樹脂行為研究

7. 北京市*重點項目暨北京市自然科學基金項目，KZ201510011009，聚烷基次膦酸鹽與三嗪基團協同阻燃聚合物的構效關繫

8. 國家高技術研究發展計劃（863計劃）子課題，2010AA065103，十溴聯二苯醚替代品的開發

9. 北京市青年撥尖人纔培養計劃，CIT&TCD201304028，無鹵阻燃外牆保溫聚氨酯材料的制備與性能研究

科研獲獎情況：(教學獎勵、科研獎勵)

1. 2013年獲中國石油和化學工業聯合會“青年科技突出貢獻獎”。

2. 2014年獲主持研究的“新型環境友好磷繫阻燃劑的制備與應用技術”獲中國石油和化學工業聯合會科學技術發明二等獎。

第1章緒論/1

1.1聚氨酯泡沫材料概述1

1.1.1聚氨酯泡沫材料簡介1

1.1.2聚氨酯主要合成原料1

1.1.3硬質聚氨酯泡沫材料制備方法3

1.1.4硬質聚氨酯泡沫材料的主要應用領域3

1.2硬質聚氨酯泡沫材料的阻燃改性4

1.2.1硬質聚氨酯泡沫材料阻燃改性的必要性4

1.2.2阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的研究現狀5

1.3硬質聚氨酯泡沫材料研究的目的與意義15

參考文獻15



第體繫阻燃硬質聚氨酯泡沫的行為與機理/23

2.1可膨脹石墨與甲基膦酸二甲酯的兩相協同阻燃行為23

2.1.1阻燃硬質聚氨酯泡沫的制備24

2.1.2DMMP/EG兩相協同阻燃硬質聚氨酯泡沫的行為與機理25

2.1.3小結35

2.2六苯氧基環三磷腈與可膨脹石墨的兩相協同阻燃效應35

2.2.1HPCP/EG兩相阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的成分36

2.2.2HPCP/EG兩相協同阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的行為與機理36

2.2.3小結44

2.3N，N-二羥乙基氨基甲基膦酸二甲酯與可膨脹石墨的加合阻燃效應45

2.3.1BH/EG加合阻燃硬質聚氨酯泡沫材料配方46

2.3.2BH/EG加合阻燃硬質聚氨酯泡沫的行為與機理46

2.3.3小結57

2.4環狀膦酸酯與可膨脹石墨的加合阻燃效應58

2.4.1EMD/EG加合阻燃硬質聚氨酯泡沫的配方58

2.4.2環狀膦酸酯與可膨脹石墨的加合阻燃硬質聚氨酯泡沫的行為與機理59

2.4.3小結67

2.5季戊四醇磷酸酯與可膨脹石墨在硬質聚氨酯泡沫中的凝聚相協同阻燃行為68

2.5.1硬質聚氨酯泡沫的制備68

2.5.2PEPA/EG阻燃硬質聚氨酯泡沫的行為與機理69

2.5.3小結77

2.6兩種DOPO衍生物與可膨脹石墨在硬質聚氨酯泡沫中的阻燃行為對比78

2.6.1DOPO衍生物與EG阻燃硬質聚氨酯泡沫配方79

2.6.2兩種 DOPO衍生物與EG阻燃硬質聚氨酯泡沫的行為對比79

2.6.3小結84



第體繫阻燃硬質聚氨酯泡沫材料/85

3.1DMMP/BH/EG在硬質聚氨酯泡沫中的逐級釋放阻燃行為及機理85

3.1.1DMMP/BH/EG阻燃體繫樣品配方86

3.1.2DMMP/BH/EG在硬質聚氨酯泡沫中的逐級釋放阻燃行為86

3.1.3小結93

3.2氫氧化鋁和BH/EG在硬質聚氨酯泡沫中的阻燃行為與機理94

3.2.1ATH/BH/EG阻燃硬質聚氨酯泡沫的配方94

3.2.2ATH/BH/EG在硬質聚氨酯泡沫中的自由基捕獲行為與機理95

3.2.3小結104

3.3磷雜菲衍生物TDBA/ATH/EG高成炭硬質聚氨酯泡沫的制備及其阻燃性能105

3.3.1TDBA/ATH/體繫阻燃硬質聚氨酯泡沫材料配方105

3.3.2TDBA/ATH/體繫阻燃硬質聚氨酯泡沫的行為規律106

3.3.3小結111



第4章含磷雜體繫阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的快速自熄阻燃行為/113

4.1接入磷雜菲基團的硬質聚氨酯泡沫的配方及制備113

4.2接入磷雜菲基團的硬質聚氨酯泡沫的快速自熄阻燃行為114

4.2.1接入磷雜菲基團的硬質聚氨酯泡沫的合成114

4.2.2接入磷雜菲基團的硬質聚氨酯泡沫的快速自熄阻燃行為115

4.2.3阻燃性能116

4.2.4錐形量熱儀測試後殘炭的微觀形態分析119

4.2.5熱失重分析119

4.2.6裂解氣體的TGA/FTIR/GC-MS分析121

4.2.7力學性能124

4.2.82TGD/8DMMP/EG-ATH體繫中的快速自熄效應作用機理124

4.3小結125



第5章硅酸鈉在硬質聚氨酯泡沫表面塗層中的應用及阻燃行為/126

5.1硬質聚氨酯泡沫材料及表面塗層的制備126

5.2硅酸鈉在聚氨酯硬泡表面塗層中的應用及阻燃行為128

5.2.1點燃時間129

5.2.2熱釋放速率129

5.3小結130



第6章非可膨脹石墨無鹵阻燃硬質聚氨酯泡沫/131

6.1聚醚鏈段分子量不同的含磷有機硅化合物包覆聚磷酸銨及其阻燃硬質聚氨酯泡沫131

6.1.1聚醚鏈段分子量不同的含磷有機硅化合物包覆聚磷酸銨及其阻燃硬質聚氨酯泡沫的制備132

6.1.2聚醚鏈段分子量不同的含磷有機硅化合物包覆聚磷酸銨的結構與性能135

6.1.3阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的阻燃性能138

6.1.4阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的物理、力學性能測試結果分析140

6.1.5小結141

6.2含磷基團不同的有機硅化合物包覆聚磷酸銨及其阻燃硬質聚氨酯泡沫142

6.2.1含磷基團不同的有機硅化合物表面包覆的聚磷酸銨及其阻燃硬質聚氨酯泡沫的制備142

6.2.2含磷基團不同的有機硅化合物表面包覆聚磷酸銨的結構與性能145

6.2.3含磷基團不同的有機硅化合物包覆的聚磷酸銨對硬質聚氨酯泡沫材料性能的影響153

6.2.4小結160

6.3聚醚鏈段結構不同的含磷有機硅化合物包覆聚磷酸銨及其阻燃硬質聚氨酯泡沫160

6.3.1聚醚鏈段結構不同的含磷有機硅化合物包覆聚磷酸銨及其硬質阻燃聚氨酯泡沫的制備161

6.3.2聚醚鏈段結構不同的含磷有機硅化合物表面包覆聚磷酸銨的結構及性能表征162

6.3.3聚醚鏈段結構不同的含磷有機硅化合物包覆的聚磷酸銨對硬質聚氨酯泡沫性能的影響171

6.3.4小結177

6.4表面包覆聚磷酸銨與甲基磷酸二甲酯在硬質聚氨酯泡沫中的阻燃行為與機理178

6.4.1聚氨酯泡沫的制備179

6.4.2阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的性能測試分析179

6.4.3小結188



附錄/189

近年來，為了節約能源，建設集約型社會，提高全社會能源的使用效率，國家對於發展綠色節能保溫材料尤為重視。在已經迅速發展的發泡聚苯乙烯節能保溫材料的基礎上，具有更高絕熱保溫效率的聚氨酯泡沫保溫材料呈現迅速發展的態勢。雖然從成本的角度來看，硬質聚氨酯泡沫絕熱保溫材料的售價要高於聚苯乙烯泡沫保溫材料的價格。但是，相同厚度的硬質聚氨酯泡沫保溫材料的絕熱保溫效率大約高於聚苯乙烯泡沫保溫材料50%，體現了更加優異的節能保溫效果，因而具有更加廣闊的發展前景。

由於有機泡沫材料具有易燃性，有潛在的火災隱患，國家特別制定了外牆保溫材料的防火阻燃性能的法律法規，避免嚴重危害人們生命財產安全的重大火災的發生。因此，各種有機泡沫保溫材料在大多數場所使用時均需進行阻燃功能化。為了滿足法律法規對於節能保溫產品阻燃性能的要求，阻燃硬質聚氨酯泡沫保溫材料成為近年來研究和生產的熱點。在眾多硬質聚氨酯泡沫保溫材料阻燃體繫的研究中，以可膨脹石墨、含磷有機化合物復合的阻燃體繫以其高效的阻燃特性、良好的尺寸穩定性、優異的絕熱保溫效果、穩定的力學性能成為眾多解決方案中效果好的體繫。

本書作者在高性能阻燃硬質聚氨酯泡沫保溫材料領域開展了多年的研究，相繼提出了提高硬質聚氨酯泡沫阻燃效率的氣相凝聚相兩相協同阻燃機理、加合阻燃機理、持續性釋放阻燃機理、自由基捕獲阻燃機理、快速猝滅效應等一繫列機理，開發了具有優異阻燃性能和綜合性能的阻燃硬質聚氨酯泡沫保溫材料，並實現了工業化，取得了良好的社會效益、經濟效益和環境效益。

本書共包括六章內容，分別介紹了阻燃聚氨酯材料的發組分阻燃硬質聚氨酯泡沫體組分阻燃硬質聚氨酯泡沫體組分阻燃硬質聚氨酯泡沫體繫、聚氨酯表面塗覆技術以及非石墨阻燃硬質聚氨酯泡沫體繫。全書繫統介紹了新型無鹵阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的阻燃行為、力學性能的對比規律，總結了高性能、高效率阻燃硬質聚氨酯泡沫材料的阻燃機理。對今後繼續發展高性能聚氨酯絕熱保溫材料具有重要的理論和實踐的參考價值。

本書第1章、第2章2.3、第3章3.1、3.2由錢立軍、奚望撰寫；第2章2.1、2.2和第5章由錢立軍和馮發飛撰寫，第2章2.4、2.6、第3章3.3和第4章由錢立軍和李林潔撰寫，第2章2.5由錢立軍和王士軍撰寫；第6章由陳雅君和李琳珊撰寫。

本書的研究成果，由北京工商大學、山東海洋化工科學研究院、山東兄弟科技股份有限公司等機構共同完成，研究過程獲得了國家重點研發計劃（2016YFB0302104）、北京市創新能力提升計劃項目（TJSHG201510011021）、北京市屬高校青年撥尖人纔項目（CIT&TCD201704040）的資助。本書是在北京高等教育“本科教學改革創新項目”和北京工商大學本科教學改革重點項目的支持下完成的。本書出版獲得了北京市長城學者培養計劃項目（CIT&TCD20180312）、北京工商大學校級傑青優青培育計劃項目、北京市百千萬人纔工程項目（2018A39）的資助。

目前，本領域的研究仍在不斷深入發展，新的技術和方法不斷更新，書中內容可能存在一定的局限和不足，懇請廣大讀者批評指正。

錢立軍

2020年8月2日