含磷光固化防火涂料阻燃性能的提高.docVIP

PO 8 含磷光固化防火涂料阻燃性能的提高 李春旭，张育川，邵青 北京化工大学材料科学与工程学院．北京100029 摘要、考察了含磷光固化涂料配方中单体的官能度以及无机填料AI(OH)3对涂料光固化速度和阻燃性能的影 响。结果表明：随着配方中三官能团单体含量的提高，涂料的固化时间减少。阻燃性能增加．其中三 官能团单体和二官能团单体的用量比为2：l时，固化后涂层在600℃下的炭渣占涂层原重的23 5％。比 单独使用二官能团单体时的炭渣含量高出8．5个百分点；当涂料中加入AI(OH)3填料时，随着AI(OH)3 用量的增加，虽固化时间增长，但涂层的阻燃性能得到提高，极限氧指数(LOI)达到27以上，另外。 涂层在燃烧时发烟量也明显减少。 关键词光敏性；光固化；防火涂料；LOI 引言 辐射固化涂料因具有高效、节能、无污染等特点，近年来得到了广泛的应用。但是．目前的辐射固化涂 料有一个严重的缺点：易燃，从而给人们的生活带来安全隐患。而将磷元索引入光敏性预聚物结构中．则可 制备出具有阻燃性的辐射固化涂料。因为磷酸酯阻燃剂在燃烧时形成焦炭层，阻止热量和火焰的传播，具有 较好的阻燃作用，并具有迁移性小、耐久性好毒性低等优点[1．2】。目前，国内外有关这方面的报道还很少。 本实验室合成了一系列不同结构的含磷光敏预聚物，并研究了以所合成的含磷预聚物为基料的涂料的耐热阻 燃性能及其影响因素，结果表明，固化后涂层的耐热阻燃性能随预聚物含磷量的提高而提高，同时随着预聚 物结构中芳环含量的增加而增强。固化后涂层具有较好的耐热防火性能，其极限氧指数(L01)值能达到26．3 【3．4】。但一般认为，材料的LOI值小于27时为慢燃性物质，大于27时为自熄性物质，因此，含磷的辐射固 化防火涂料的阻燃性有待于进一步提高。 l本文考察了含磷光固化涂料配方中单体的官能度以及无机填料AI(OH)3对涂料光固化速度和阻燃性能的 影响。结果表明，随着配方中三官能团单体含量的提高，涂料的固化时间减少，阻燃性能增加；而当涂料中 加入AI(OH)3填料时，涂层的阻燃性能也得到提高．极限氧指数(LOI)达到27以上，另外，涂层在燃烧时 发烟量也明显减少。) 1．实验 1．1试剂与仪器 试剂：含磷环氧一聚氨酯丙烯酸酯(P．EUA)预聚物，实验室自制；二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)， 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，化学纯，美国Sartomer公司；Ilagcure 1700．试剂级，美国汽巴公司； 超细氢氧化铝，北京试剂二厂。 仪器：RW．UVAl82．109d型uv曝光仪，深圳润沃机电有限公司；NETZSCH-TG209C型热分析仪．德 国NETZSCH公司；JF一3型氧指数测定仪，江宁县分析仪器厂。  1．2样品制备 在所制备的预聚物中加入适量的引发剂、活性单体和其他助剂，混合均匀后涂布在马口铁板或聚酯薄膜 上，置于紫外光曝光箱(在空气气氛中，采用2支1KW高压汞灯为光源，照距15cm，固化速度由传送带控 制)中进行固化。 1．3性能检测 光敏性：通过测定涂料的固化时间来测定样品的光敏性。将配制好的涂料涂布在马口铁板或聚酯薄膜上， 置于紫外曝光箱(在空气气氛中，采用lkW高压汞灯为光源，照距15cm)中进行曝光固化。以指干法来确 定固化终点。 耐热阻燃性：采用德国NETZSCH．IG209C型热分析仪(在氮气中以lO％／min的速度加热)进行热失重 分析；按照GB 4609—84进行垂直燃烧实验；按照ASTM D2863．77采用,IF，3型氧指数测定仪(江宁县分析 仪器厂)进行极限氧指数(LOI)测定，试样规格：120mmx6mmx3mm。 2．结果与讨论 2．1活性单体对光固化涂料感光性能的影响 保持涂料中其它组分的用量不变，改变活性单体中双官能团单体TPGDA和三官能团单体TMPTA的比 例，涂料固化时间的变化见表1。 襄1不同TPGDA和TMPTA配比时的固化时间 l WTm^：wmT^ 3：0 3：1 2：1 1：1 l固化时间／s 6．4 4．3 3．5 3 由表1可以看出，涂料的固化时间随三官能团单体TMPTA用量的增加而减少，当 wTPGDA：wTMPTA=I：1时，固化时问缩短至3s。 2．2活性单体对光固化涂层耐热阻燃性能的影响 保持涂料配方中其它组分不变，改变配方中双官能团单体和三官能团单体的比例，对固化后的涂层进行 热失重分析，进而研究单体的官能度对涂层耐热阻燃性能的影响，其结果见表2和图1～3。 表2单体官能度对涂层耐热阻燃性能的影响 l鐾 w(TPGDA)：w(TMnA) w^蓝，％ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ 700℃ I ·拌 2：1 74．3 36．1 26．2 23．5 19．5 l 2# 3：l