TG-DSC曲線由DSC曲線可以看出,兩者的熱釋放趨勢也基本吻合,在118.6℃、259.7℃、587.9℃處出現明顯吸熱峰,在346.2℃、404.5℃和422.8℃出現較強的放熱峰。但兩者的熱釋放量有明顯的差別,三位一體膨脹阻燃劑在346.2℃和422.8℃處的放熱量明顯小於未反應阻燃劑,且未反應阻燃劑在404.5℃和422.8℃出現放熱峰合並為418.3℃處的強烈放熱峰,最大放熱量高達2.696mW/mg,遠高於三位一體阻燃劑的最大熱釋放峰值2.188mW/mg。
5.3.3三位一體茶皂素膨脹阻燃劑在塗料中的應用性能分析
5.3.3.1阻燃劑添加量對阻燃塗料的性能影響
不同阻燃劑添加量對阻燃塗料燃燒性能的影響。三位一體茶皂素膨脹阻燃劑應用在阻燃塗料中具有良好的阻燃效果。少量阻燃劑的添加能明顯提高阻燃塗料的氧指數和耐火性能。當三位一體膨脹型阻燃劑的添加量為阻燃塗料固含量的30%時,阻燃塗料的氧指數比未添加阻燃劑的提高了24.79%,耐火時間也延長了5.6min,且質量損失也明顯降低。當添加量為40%時,阻燃塗料的耐火性能有進一步的提高,但氧指數並沒有明顯提高。當添加量大於50%時,氧指數隨著添加量的增加而明顯提高,耐火時間與質量損失沒有明顯變化,但是炭化麵積卻明顯增大。這可能是由於適量的阻燃劑能與醇酸樹脂構成膨脹體係,在加熱燃燒時膨脹形成堅實致密的膨脹炭層,能有效阻止熱量的擴散和對基材的侵蝕,當阻燃劑含量較低時,塗層在燃燒時不足以膨脹成炭達到阻燃的作用,耐火時間較短,且質量損失較大。當阻燃劑過量時,阻燃劑起到主要作用,在燃燒過程中不易燃,因此氧指數較高,但由於整個體係中樹脂的含量降低,阻燃塗層在高溫軟化膨脹過程中,樹脂與阻燃劑間的膠黏作用受到影響,不能形成致密的膨脹炭層,使得基材內部燃燒,引起質量損失增大,表麵炭化較嚴重。
5.3.3.2阻燃塗料錐形量熱分析
材料燃燒過程中熱釋放對火災的危害程度起到決定性作用。CONE試驗測試指標中熱釋放速率(HRR)和總熱釋放量(THR)是表征火災強度和熱釋放量的重要指標。其中HRR的峰值pk-HRR的大小是決定火災規模和發展的重要參數,HRR或者pk-HRR越大,材料的熱解越快,可燃物生成量越多,從而加速火焰的傳播。THR是單位麵積材料燃燒中的熱釋放量的總和,THR或其平均值m-HRR越大,其火災的危害性越大。
茶皂素三位一體膨脹型阻燃塗料在50kW/m2熱輻射作用下錐形量熱儀測試的各項燃燒性能指標。經過化學合成製備的茶皂素三位一體膨脹型阻燃劑能夠顯著提高阻燃塗料飾板的阻燃性能。茶皂素三位一體阻燃塗料飾板(A*)的pk-HRR較未反應阻燃劑塗料(B1*)和醇酸清漆(B2*)均有明顯降低,且茶皂素三位一體阻燃塗料飾板的m-HRR較未反應阻燃劑塗料飾板和醇酸清漆飾板分別降低了41.24%和58.74%。
,塗料飾板在高熱輻射強度下釋放出大量可燃性揮發物,形成一個放熱峰,由於燃燒初期放熱峰的出現促使在茶皂素三位一體阻燃塗料飾板表麵形成致密膨脹炭層,阻礙了熱量對基材內部的侵蝕,使得茶皂素三位一體阻燃塗料飾板的有焰燃燒時間縮短至165s,僅為未反應阻燃劑塗料試樣的1/5,且總熱釋放量(THR)僅為5.25kJ·m-2,阻燃塗料的熱釋放量顯著降低。