為矽烷偶聯劑改性阻燃劑塗料熱釋放速率和總熱釋放量曲線。由熱釋放曲線可知,燃燒初期,A*(改性阻燃塗料)試樣的熱釋放速率與對比試樣B1*(複合型阻燃塗料)試樣基本一致,在25s處出現第一個熱釋放速率峰(pk-HRR),經過第一個熱釋放過程後,阻燃塗層炭化膨脹形成膨脹炭層,隔絕氧氣與熱量對基材的侵蝕,A*試樣處於陰燃狀態,使得在60~115s時間段的熱釋放速率幾乎接近為0。而後,隨著試樣膨脹炭層表麵熱量的不斷聚集,膨脹炭層受到破壞,試樣內部基材引燃,熱釋放速率增加,在510s左右出現了第二個pk-HRR,比B2*(醇酸清漆)第二個峰值出現的時間推遲了75s,且熱釋放速率明顯低於對比試樣B1*。阻燃塗料試樣的總熱釋放量與醇酸清漆相比,有明顯降低,且燃燒前期,試樣的熱釋放量聚集較為緩慢,熱釋放聚集最快階段為試樣燃燒後期,即內部基材燃燒階段。且A*試樣的總熱釋放量與對照試樣B1*和B2*相比,有明顯優勢。
阻燃塗料總熱釋放量曲線矽烷偶聯劑改性阻燃塗料有效燃燒熱曲線。矽烷偶聯劑改性阻燃劑塗料試樣的有效燃燒熱曲線與熱釋放速率曲線有一定的相似性,在第一個pk-HRR處出現一個有效燃燒熱峰值,且在燃燒後期有效燃燒熱比較明顯,整個燃燒過程中的平均有效燃燒熱(m-EHC)為11.31kJ·kg-1,比未改性阻燃劑塗料試樣降低了12.12%。
矽烷偶聯劑改性阻燃塗料試樣在燃燒初期質量損失較快,出現一個峰值,這可能是試樣塗層初步降解,生成可燃性揮發氣體,質量損失較嚴重。與對比試樣相比,矽烷偶聯劑改性阻燃塗料試樣的質量損失速率較小,且燃燒過程中平均熱損失速率(m-MLR)僅為0.04691g·s-1,較B1*試樣有所提高。在材料燃燒過程中,試樣的質量損失速率越小,表明材料的熱分解和炭層的氧化就越慢,這對降低材料的破壞性和燃燒的危害性起到了至關重要的作用。因此,矽烷偶聯劑改性阻燃劑塗料試樣質量損失越小,其殘炭量就越高,阻燃性能就更優越。
6.3.3.3阻燃塗料熱性能分析
[2]為添加未經改性複合型阻燃劑的阻燃塗料的TG-DSC曲線。矽烷偶聯劑改性阻燃塗料的熱降解過程與未改性複合型阻燃劑塗料基本一致,其降解過程可分為初步分解失重階段、嚴重降解失重階段、緩慢氧化失重階段。在降解過程中,改性後阻燃劑塗料的殘留率與未經改性複合型阻燃劑塗料相一致,但高溫殘炭量有明顯提高,熱解結束時的質量殘留率為36.17%,比含未經改性複合型阻燃劑的阻燃塗料提高了4.36%。這可能是由於改性阻燃劑對阻燃塗料的前期降解過程影響不大,隨著溫度的升高,體係中形成熱穩定性的Si-C結構,抑製炭層氧化分解,提高高溫殘炭。由DSC曲線可知,在熱降解前期,改性阻燃劑塗料體係對外界熱量的依賴性略有降低,但在嚴重降解失重階段,釋熱量有所提高,這可能對阻燃塗料的熱穩定有一定的影響。
為矽烷偶聯劑改性茶皂素膨脹型阻燃塗層膨脹炭層不同倍數下的掃描電鏡照片。含有改性阻燃劑的阻燃塗層表麵形成發達的蜂窩狀膨脹炭層,能有效提高阻燃塗料的耐火耐熱性能。高倍數照片顯示,阻燃劑體係在膨脹炭層分布均勻,表明改性阻燃劑體係與醇酸樹脂組分形成良好的相容,有利於阻燃劑體係發揮協同作用。與三位一體茶皂素膨脹型阻燃塗料相比,含有改性阻燃劑的阻燃膨脹炭層膨脹氣泡大小不一,且炭層較為疏鬆,不利保護基材,在一定程度上會影響塗層的熱穩定性和阻燃性能。