水性丙烯酸阻燃涂料的研究进展

水性丙烯酸树脂涂料是一类近年来发展迅速的水性涂料,由于具有耐光性、耐候性、耐热性良好且环保无毒的特点,在汽车、家具、建筑等行业得到了广泛应用。其中利用水性丙烯酸树脂制备阻燃涂料的研究呈快速增长的态势,得到了木材、家具、建筑、钢材阻燃等领域有关学者的高度关注。简述了水性丙烯酸阻燃涂料的阻燃机理,从原料配比、原料种类、反应温度三方面阐述了水性丙烯酸阻燃涂料的制备工艺及其应用,并对其研究发展方向提出了建议。

阻燃超细纤维合成革贝斯的制备及性能研究

为了解决添加型阻燃水性聚氨酯稳定性差的问题,以脂肪族多异氰酸酯、聚醚多元醇和阻燃含磷多元醇为原材料,通过预聚体法合成一系列具有阻燃性能的水性聚氨酯。将该阻燃水性聚氨酯应用于超细纤维合成革贝斯(超纤贝斯)的含浸工艺中,探讨其对超纤贝斯力学、品质、阻燃、热分解性能的影响。结果表明,随着含磷阻燃多元醇含量的增加,燃烧速率从115.00 mm/min降低至60.79 mm/min,极限氧指数从21.00%提高到24.20%。然后在超纤贝斯表面喷涂不同浓度的磷氮阻燃剂,经过测试发现,超纤贝斯在燃烧过程中出现自熄现象,极限氧指数提升到27.00%。与未经阻燃整理的超纤贝斯相比,经过阻燃整理超纤贝斯的热释放速率峰值、总释放热分别降低了42.29%,20.01%。通过扫描电镜和拉曼光谱分析可得,经过阻燃整理的炭层石墨化程度提高,结构更为致密,表明阻燃剂利用凝聚相阻燃机理发挥重要作用。

超细纤维合成革用阻燃水性聚氨酯的制备及其性能

针对超细纤维合成革用聚氨酯涂层易燃、强度低、韧性不足等问题,自制了一种含磷双元醇反应型阻燃剂(DHIMP),并将其作为扩链剂与二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇、2,2-二羟甲基丁酸共聚得到分散性、稳定性良好的阻燃水性聚氨酯(P-WPU)。将P-WPU制成涂层浆料并通过双面刮涂—交换凝固—烘干等制备工艺,最终在超细纤维合成革表面构建柔软强韧的聚氨酯涂层。通过傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱分析了DHIMP的分子结构,对比表征了DHIMP对P-WPU乳液的粒径、力学性能以及超细纤维合成革阻燃性能的影响。结果表明:DHIMP不仅提高了P-WPU涂层的阻燃性,同时也提高了其弹性模量、断裂强度、断裂伸长率;当DHIMP质量分数为11.7%时,超细纤维合成革的综合性能最佳,其断裂强度为29.04 MPa,断裂伸长率达795.40%;当DHIMP质量分数为16.1%时,阻燃超细纤维合成革的阻燃性能最佳,极限氧指数达28.6%,熔滴数量为0~1,具有良好的阻燃效果。

耐龟裂水性透明防火涂料的制备与性能研究

为提高涂层防火性能和耐龟裂性能,将埃洛石纳米管(HNTs)与磷酸酯(PRA)分子接枝,再与水性氨基树脂(MF)复配制备透明膨胀型防火涂料。通过傅立叶变换红外光谱、核磁氢谱、X射线晶体衍射等手段分析了反应机制。利用热重分析、扫描电子显微镜、锥形量热仪等探究埃洛石纳米管对涂层膨胀以及炭层形貌的作用机制。结果表明:HNTs可以通过Al—OH与PRA上的P—OH反应接枝到PRA分子链上,同时PRA分子还可以插入到HNTs的层间,接枝后的HNTs对涂层透明性无不良影响;与未添加HNTs的涂层相比,当HNTs添加量为5%时,800℃残炭率增大了42.2%,引燃时间延长了38 s,AveHRR180 s和THR300 s分别降低了66.1%和55.6%,涂层无裂纹产生。

有机氮磷阻燃剂与聚磷酸铵协同阻燃水性聚氨酯在汽车革中的应用

为改善汽车座垫革易燃的问题,本文将制备出的两种氮磷阻燃剂分别用于水性聚氨酯(WPU)预聚阶段制得阻燃聚氨酯乳液Ⅰ(DT-WPU)和Ⅱ(DP-WPU),并将水性聚氨酯乳液Ⅰ、Ⅱ按比例混合后加入适量聚磷酸铵(APP)制备出有机氮磷阻燃剂与APP协同阻燃的水性聚氨酯。将阻燃WPU分别应用到皮革涂饰的底涂和中涂阶段,通过对阻燃后的皮革进行拉伸强度、极限氧指数(LOI)、热重分析(TGA)等测试确定了其最佳添加条件:中涂时添加150份9%DT-WPU@5%DP-WPU@1%APP替代中软E339。测试发现,经过阻燃皮革的LOI值可以达到23.1%,较传统中涂加入中软E339工艺提高了1.3%,垂直燃烧可达UL-94 V-0级,且燃烧过程无熔滴产生。TGA也表明阻燃水性聚氨酯的加入提升了皮革的阻燃性能。

DOPOs基阻燃水性聚氨酯在皮革涂饰中的应用

涂饰材料会造成皮革表面燃烧,引起更大火焰。本文将制备的一种阻燃水性聚氨酯应用于皮革阻燃测试,通过垂直燃烧、极限氧指数、扫描电镜、X射线光谱等测试发现,在中涂步骤加入90份数的2%DOPOs-HGB-WPU,处理过的皮革氧指数可达到23.4%,垂直燃烧可到V-0级别;结合皮革拉伸强度和耐磨耗的基本性能指标,表明制备的协同阻燃剂在保持皮革基本性能的同时,阻燃性能也能大幅提高,达到美国标准的V-0级别。

磷硅协同阻燃水性氯醚丙烯酸酯树脂的制备及性能

为提高水性丙烯酸树脂的阻燃性,本文采用硅烷偶联剂(KH550)改性处理的纳米SiO_(2)作为填料,并将其均匀地分散在甲基丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯(PM2)改性氯醚丙烯酸酯水分散体中,搭配氨基树脂固化剂制备出水性磷硅/氯醚丙烯酸酯涂层,测试了涂层的力学性能、防腐性和阻燃性,并与纯丙烯酸酯涂层、PM2改性氯醚丙烯酸酯涂层的性能进行比较。结果表明,当改性纳米SiO_(2)占树脂固体质量的4%时,涂层力学性能最佳;改性纳米SiO_(2)的引入可显著增强复合涂层的耐腐蚀性;磷硅/氯醚丙烯酸酯涂层的极限氧指数达到25.3%、阻燃等级为HB;PM2改性氯醚丙烯酸酯涂层燃烧后表面呈多孔状,而磷硅/氯醚丙烯酸酯涂层燃烧后表面呈现致密状,二者阻燃机理存在差异;燃烧残炭率的结果显示磷硅/氯醚丙烯酸酯涂层中磷硅组分具有协同阻燃作用。

基体树脂对水性超薄膨胀型防火涂料的性能影响

以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)为膨胀阻燃体系,以钛白粉、硼酸锌(ZB)、可膨胀石墨(EG)为功能填料,研究了4种基体树脂对防火涂料耐火性能和机械性能的影响。分析了4种基体树脂的热分解过程,测定了4种涂层的耐火性能、附着力、柔韧性及耐冲击性。耐火测试结果表明,聚氨酯涂层的耐火时间最长;TGA分析表明,聚氨酯的热分解温度与膨胀阻燃体系的炭化、发泡温度相匹配,膨胀炭层的耐火性能较好;机械性能测试表明,聚氨酯涂层样品的附着力、柔韧性、耐冲击性最好。

内饰水性聚氨酯涂料的研制

采用氟硅改性水性聚氨酯乳液搭配P—Si—N(磷—硅—氮)系复合无卤阻燃剂,研制出一种新型内饰水性聚氨酯涂料。该涂料以水为主要溶剂,在金属铝合金及各种非金属基材,如聚碳酸酯、酚醛/玻纤层及热塑性制件上具有出众的干湿态附着力,还具有优异的阻燃性、耐污染、耐磨性及耐候性,完全可以达到民机内饰涂层性能的要求。

阻燃剂修饰聚多巴胺包覆二氧化硅/水性聚氨酯的制备及性能

以聚多巴胺包覆二氧化硅(PDA@SiO_(2))、三氯氧磷(POCl_(3))和4,4-二氨基二苯基甲烷(DDM)为原料,合成了阻燃剂修饰的聚多巴胺包覆二氧化硅(P/N-PDA@SiO_(2)),将其引入水性聚氨酯(WPPU),制得阻燃剂修饰聚多巴胺包覆二氧化硅/水性聚氨酯(P/N-PDA@SiO_(2)/WPPU)。通过扫描电镜、万能试验机、热失重、极限氧指数、垂直燃烧及锥形量热等测试了涂层的化学结构、断面形貌、力学性能、热稳定性、燃烧性能和阻燃机理。结果表明:加入P/N-PDA@SiO_(2)后,涂膜的力学性能出现先增加后降低的趋势,最大拉伸强度可达9.08MPa。涂层的热重分析表明,复合涂膜的残炭量高于纯WPPU涂膜。此外,复合涂膜的极限氧指数值随着P/N-PDA@SiO_(2)的添加而上升,阻燃等级达到V-0,热释放速率峰值、总热释放量、材料总升烟量分别降低了25.9%、13.5%、52.8%,表明了P/N-PDA@SiO_(2)对复合涂膜阻燃性能的稳定提升作用。

水性环氧树脂膨胀型防火涂料的制备及性能研究

研究了水性环氧树脂膨胀型防火涂料配方中各组分及其添加量(质量分数/%)对涂层防火性能的影响;对膨胀型阻燃剂(IFR):聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)进行了正交试验并对膨胀石墨(EG)进行了单因素变量实验。采用TG-DTG、DSC和FT-IR等手段分析研究了防火涂料的热稳定性及燃烧后的炭层组分,得到优化的防火涂料配方。结果表明,选用水性环氧树脂复配(m(E51)∶m(E20)=3∶2)为成膜物质,膨胀型阻燃剂和膨胀石墨的添加量分别为ω(APP)=26%、ω(MEL)=12%、ω(PER)=10%、ω(EG)=4%时涂层的极限耐火时间可达到31.7 min,膨胀倍率11.7倍,膨胀炭层完整、致密;防火涂料最大分解速率对应的温度为331.4℃,膨胀型阻燃剂在200~350℃间完成分解,800℃时残碳量为49.9%,主要由聚芳环、磷酸酯类有机化合物及焦磷酸钛等无机物构成。添加钛白、氢氧化镁及矿物纤维能有效提高涂层的防火性能和膨胀炭层的强度。

阻燃型辐射制冷涂层涤纶织物的性能

辐射制冷涂层涤纶织物的开发有助于实现物体主动降温,降低能源消耗。聚氨酯涂层涤纶织物易燃,且在燃烧过程中产生熔滴,使用过程中有潜在的火灾危害性。针对上述问题,采用磷酸酯阻燃剂DTZR-1607和DTFR-8000对辐射制冷涂层涤纶织物进行阻燃改性。结果表明:当阻燃剂DTZR-1607、DTFR-8000的质量比为6∶2,阻燃剂质量分数为6%,阻燃涂层织物增重100 g/m^(2)时,涂层涤纶织物可获得较好的阻燃性能,满足阻燃纺织品B1级标准。

锦纶用阻燃-拒水涂层胶的合成及应用

将实验室自制的含磷、氮、硫的阻燃聚酯二醇(SPAE)和氟化的拒水二醇(DFEA)分别作为软段和硬段,通过乳液聚合制备出拒水-阻燃水性聚氨酯(SPDF-WPU),并将其涂覆在锦纶织物上。测试结果表明,SPDF-WPU涂层织物的LOI、余焰时间、余辉时间和损毁长度分别为28.6%、4.6 s、0 s、11.2 cm。织物与水的静态接触角达到127.3°,拒水评分达到90分。即使经过10次洗涤,涂层织物仍然表现出良好的阻燃性、抗滴落性以及拒水性。通过结合不同温度下气态产物的光谱分析,系统地探究了SPDF-WPU的阻燃机理,发现P、N和S元素通过生成不可燃气体化合物、释放自由基、脱水和炭化,在气相和凝聚相中发挥协同阻燃作用。

阻燃水性聚氨酯研究进展

阻燃水性聚氨酯是水性聚氨酯功能化的重要方向之一,具有较高的实际应用价值。根据阻燃剂在水性聚氨酯中的存在方式,可以将阻燃水性聚氨酯分为共混复配型和反应型两大类。文中主要从聚氨酯硬段阻燃改性与软段阻燃改性两个方面综述了反应型阻燃水性聚氨酯的研究现状,并展望了阻燃水性聚氨酯的发展趋势。

水性聚氨酯阻燃涂层胶的研制和应用

采用水性聚氨酯(PU)为基料,添加阻燃剂及相关助剂,用特殊制作工艺合成了水性PU阻燃涂层胶.经Zeta电位与TEM测试结果表明,水性PU乳胶对阻燃成分产生了吸附与部分包覆作用,水性PU阻燃涂层胶具有较好的稳定性.通过正交实验探讨了该阻燃胶的优化整理工艺,并按优化工艺在萧山红山涂层厂对产品进行中试,结果表明:整理后织物的阻燃性能及各项指标均能达到较高标准.

膨胀型水性改性氨基树脂木材阻燃涂料的阻燃和抑烟性能

以聚乙酸乙烯酯树脂(PVAc)与脲醛树脂(UF)共混物为成膜物质,磷酸脒基脲(GUP)-聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)-三聚氰胺(MEL)为膨胀阻燃体系,制得膨胀型水性氨基树脂阻燃涂料(C)。利用锥型量热仪(CONE)分别对市售阻燃涂料(A)、自制阻燃涂料成膜树脂(B)、自制膨胀型阻燃涂料(C)涂敷的胶合板以及胶合板素板(S-JHB)进行系统测试和对比分析。结果表明:阻燃涂料C大幅度降低了胶合板的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR),提高了残余物质量分数(Mass),显著延长了点燃时间(TTI),降低了CO释放速率(PCO)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP),具有十分优秀的阻燃性能和抑烟性能并且明显优于商品涂料A。热重分析(TGA)结果显示:阻燃涂料C中成膜物质的热解过程由于膨胀阻燃体系的加入而变得缓慢,并且成炭效果显著。

热胀性微胶囊的制备及其在水性木器功能涂料中的应用

以聚(丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)为壳,对甲苯磺酰肼(TSH)为核,通过悬浮聚合法制得热胀性微胶囊。探讨了乳化剂和单体组成对微胶囊粒径、热膨胀性能的影响,并对其结构与性能进行了表征。红外谱图证实了AN-MMA-BA共聚物对TSH的成功包覆。微胶囊的横切扫描电镜图片显现出规整的核-壳结构。壳层共聚单体组成AN/MMA/BA为70%/20%/10%时所合成的微胶囊具有良好的热胀性能,含2%热胀性微胶囊的水性木器涂层经热处理后明显膨胀;热失重分析表明,较之于未加微胶囊的涂层,加入2%热胀性微胶囊涂层胶膜的失重起始温度提高了20℃以上,涂层热稳定性能提高,热分解温度范围为210～380℃,在250～320℃之间缓慢分解。

成膜物质对水性防火涂料膨胀阻燃性能的影响

以硅丙、纯丙、苯丙、醋叔聚合物乳液为成膜物质分别制备了多种用于钢结构的水性超薄型防火涂料,并从成膜聚合物的热稳定性和高温流变性方面研究了不同乳液对涂料阻燃性能的影响.模拟大板燃烧测试结果显示,醋叔防火涂料的膨胀倍率最高(为17.4倍),防火性能最好,燃烧30 min后钢板背温为304℃.热重分析表明,醋叔乳胶膜的热稳定性好,平均热降解速率最慢,使得其与聚磷酸铵的脱水成炭反应充分,生成的致密膨胀层能显著提高防火阻燃性能.动态流变测试结果表明:纯丙、苯丙熔体的储存模量(G')大于损耗模量(G″),以弹性流动为主,复合黏度大于1000Pa.s;醋叔熔体的G″大于G',以黏性流动为主,复合黏度为33 Pa.s,在低频区域表现出牛顿型流体特征,在高频区域末端,复合黏度稍有减小.以上结果表明,热稳定性好、复合黏度低的黏性流体更适合做防火涂料的成膜物质,有利于涂层的膨胀阻燃.

氯化石蜡在水性钢结构防火涂料中的应用

考察了氯化石蜡(氯烃-70)在水性钢结构防火涂料中的应用情况。结果表明,氯烃-70能明显增加涂层的发泡倍率,其在防火体系中的含量越高,涂层的耐火性能越好,但同时发泡层强度下降,添加少量的硅酸铝纤维可以有效地解决发泡层强度下降的问题。

聚丙烯酸酯结构对防火涂料防火性能的影响

研究了防火涂料基料树脂聚丙烯酸酯玻璃化转变温度、相对分子质量、乳胶粒径与炭化层结构以及防火性能之间的联系。研究结果表明,基质树脂玻璃化转变温度越低,乳胶粒子的平均粒径越小,防火涂料的耐火性能就越好;选用相对分子质量6.8万左右的基料树脂能得到泡孔分布均匀、整体强度较好的炭化层结构,并且防火涂料耐火性能也较好。