(1)獲得了複合型茶皂素膨脹型阻燃塗料的製備方法,並對阻燃劑各組分的影響作用進行考察。
采用阻燃劑複配技術將茶皂素作為發泡劑,與聚磷酸銨、季戊四醇按一定比例均勻混合製備了複合型茶皂素膨脹阻燃劑。研究發現,適宜的茶皂素能有效提高阻燃劑的膨脹阻燃作用。當茶皂素添加量為複合型阻燃劑體係的5%~13.6%時,膨脹阻燃塗料的殘炭和膨脹阻燃效果較佳。
采用正交設計試驗對複合型茶皂素膨脹阻燃劑各組分的影響關係和各組分比例的優化結果為:季戊四醇的添加量對阻燃塗料的殘炭率和耐火時間影響最大,對耐火時間的影響相對較小;聚磷酸銨的添加量對阻燃塗料的殘炭率影響次之;茶皂素的添加量對阻燃塗料耐火時間的影響次之,對殘炭率的影響較小。
確定了膨脹阻燃塗料中聚磷酸銨、季戊四醇、茶皂素最佳質量比例為:m(聚磷酸銨)∶m(季戊四醇)∶m(茶皂素)=15∶(4~7)∶(1~3),在此配方下,阻燃塗料具有較好的殘炭率和耐火性能,達到良好的阻燃效果。
(2)研究了複合型茶皂素膨脹阻燃劑對阻燃塗料燃燒性能的影響。
確定了複合型茶皂素膨脹阻燃劑的適宜添加量為阻燃塗料固含量的50%~60%。在此添加量條件下,複合型茶皂素膨脹阻燃塗料獲得良好的膨脹阻燃性能,阻燃塗料的氧指數和耐火時間都有較大幅度增加,阻燃塗料的氧指數可從醇酸樹脂清漆的24.2%提高到43.8%,耐火時間也從0.5min提高到10.1min。
采用錐形量熱儀試驗研究了複合型茶皂素膨脹阻燃塗料的燃燒性能。複合型茶皂素膨脹阻燃劑能有效降低塗料的燃燒性能及熱釋放性,表現出良好的阻燃性能和協同性能。複合型茶皂素膨脹阻燃塗料試樣的熱釋放速率(HRR)、總熱釋放量(THR)、平均有效燃燒熱(m-EHC)較低,且茶皂素阻燃塗料試樣的質量損失最小,炭層殘留率也較塗覆有未添加茶皂素塗料和三聚氰胺阻燃塗料試樣有明顯的提高。
(3)研究了複合型茶皂素膨脹阻燃塗料的熱降解過程及膨脹炭層。
采用TG-DSC技術對複合型茶皂素膨脹阻燃塗料的熱降解過程進行了分析,研究表明,複合型茶皂素膨脹阻燃塗料的熱降解過程可分為三個階段,且對外界的熱需求和熱貢獻較少,能有效降低熱降解速率,提高塗料的殘炭率和熱穩定性。
SEM分析表明茶皂素作為發泡劑具有良好的發泡性能,能有效促進炭層膨脹,達到阻燃作用。
參考文獻
[109]王雁玉,張建平,李渤,等.我國膨脹型阻燃劑的研究進展[J].塑料助劑,2011,(1):1~4.
[110]王錦成.膨脹型防火塗料的阻燃機理及其研究進展[J].化工新型材料,2005,33(10):21~24.
[111]Olcese T,Pagella C.Vitreous filleres in Intumescent Coatings[J].Organic Coatings,1999,36:231~ 241.
[112]葛義謙.水性防火塗料的進展[J].現代塗料與塗裝,2000,(1):13~15.
[113]杜克敏.防火塗料的現狀及發展[J].現代塗料與塗裝,2010 13(7):11~14.
[114]胡國文,沈慧芳,藍仁華,等.防火塗料的研究進展[J].塗料技術與文摘,2006(10):1~5.
[115]鄭根穩,龔春麗,汪連生,等.高性能膨脹型矽丙乳液防火塗料的製備[J].新型建築材料,2008,(1):65~67.
[116]吳玉彬,武晉雅,楊麗華.水性飾麵型防火塗料的研製[J].甘肅石油和化工,2008,(3):30~35.
[117]張愛黎,劉萬鵬,辛轉紅,等.超薄鋼結構水性防火塗料的研製及耐火性能[J].材料保護,2010,43(10):20~22.
[118]Gu J W,Zhang G C,Dong S L,et al.Study on preparation and fire~retardant mechanism analysis of intumescent flame-retardant coatings[J].Surface & Coatings Technology,2007,201:7835~7841.