水性环氧乳液改善膨胀型醋丙涂料的防火性能

data-full-width-responsive="true"> 水性环氧乳液改善膨胀型醋丙涂料的防火性能石璞1，李福枝2，张弛1，刘跃军1，向贤伟1( 1． 湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室，湖南株洲412008; 2． 湖南工业大学包装与材料学院，湖南株洲412008)木材由于具有环保、易加工、力学性能好、环境友好、可再生等优点而广泛地应用于设备的包装、家庭装修、建筑材料等领域。但木材易燃容易引起火灾，因此提高木材的阻燃防火能力是一项重要课题。一般来说，提高木材阻燃防火能力的方法有二种: ( 1) 将木材浸泡于如磷酸等混合阻燃液体中。该方法能有效地提高木材的氧指数、延缓木材被点燃的时间和燃烧的速率。不足之处是阻燃液的腐蚀性强，在一些场合不宜使用。( 2) 将膨胀型防火涂料( IFRC) 涂于木材表面。IFRC 是一种经济、高效、不影响保护对象性能的防火涂料，有较强的竞争力。防火涂料主要采用聚磷酸铵为主的膨胀型阻燃剂，其作用机理主要是在火焰或高温下，体系的酸源、碳源和气源发生剧烈的化学反应，将成膜物熔体膨胀并全部或部分炭化，形成多孔、致密、导热系数低、隔热能力强的炭化层。但该炭化层强度往往较差，在火焰的热冲击下容易破裂或者脱落，不能有效地保护基体。炭化层质量对防火的可靠性至关重要。在文献［1］的引言中已将前人对炭化层性能的要求［2 － 5］做了总结。由于膨胀型防火涂料的阻燃机理是当涂层受热后，涂料中的成膜物发生软化和熔融，使涂层呈塑化状态，达到分解温度的发泡剂释放出不燃性气体( 主要是NH3、CO2、H2O 等) ，发生膨胀形成一定体积的泡沫层，产生凝固和炭化，形成多孔性海绵状炭化层结构，该炭化层具有强的绝热能力，从而起到阻燃作用。因此膨胀型防火涂料必须要使用热塑性成膜物，否则受热不能膨胀发泡。但热塑性成膜物受热后又容易流动从而使涂膜发生垂流现象，大大降低了防火的可靠性。事实证明［6 － 7］，添加适量热固性成膜物，既可以有效防止垂流现象发生，又能膨胀隔热。本研究选用热塑性的醋丙乳液作为主要成膜物，其防火优点是灼烧过程中烟雾浓度相对低、烟雾毒性小，但在灼烧的过程中容易发生破孔、垂流、与基板脱附等不良现象。热固性的环氧乳液作为辅助成膜物，它有良好的成炭性、刚性好、粘接力强、模量高、强度高等特点，添加少量热固性的环氧乳液理论上可以提高膨胀型炭化层的性能，从而提高涂层防火的可靠性，并改善防火涂料的物理性能。1 实验部分1 1 原料试验用原材料名称、规格及产地见表1。表1 实验用主要材料1 2 水性环氧乳液/醋丙防火涂料的制备醋丙防火涂料配方见表2。表2 防火涂料用配方季戊四醇、磷酸氢二铵等易吸水材料使用前用溶剂型丙烯酸酯包裹处理。将计量的阻燃粉体和相关助剂放入适量的水中混合均匀，在砂磨机上研磨后，再加入计量的水性环氧乳液与胺固化剂( 质量比为1∶ 1) 和醋丙乳液，待研磨充分后出料，根据刷涂要求用水调节黏度。将其涂在打磨处理过的150 mm 150 mm 4 mm 木板上，每次涂0 2 mm 厚左右，涂刷间隔1 d，涂5 次使木板涂层厚度为( 1 0 05) mm 左右，在35 ℃烘箱中鼓风烘干。1 3 测试与表征1 3 1 模拟大板燃烧测试将测试样板放在铁圈上，涂层面朝下，铁圈与酒精喷灯口垂直距离为7 cm，待火焰温度升到1 000 ℃左右时，将喷灯移到测试样板下燃烧防火涂层，并将用保温材料包裹的温度传感器头固定于木板背火面，每5 min 记录1 次背面温度。燃烧测试时间为60 min。1 3 2 炭层宏观质量测试按参考文献［2］－［5］进行。同时记录垂流现象和炭层与木板附着情况。1 3 3 红外光谱测试使用美国尼高力公司NICOLET － 380 傅里叶红外光谱仪对灼伤后的水性环氧/醋丙防火涂料炭化层成分进行红外光谱分析。1 3 4 炭层微观质量测试使用日本电子JEOL 公司JSM － 6700F 场发射扫描电镜观察炭层的微观情况。