水性聚氨酯膨胀型阻燃涂料的阻燃机理

常治辉 原创 | 2016-11-29 21:47 | 收藏 | 投票

    水性聚氨酯膨胀型阻燃涂料的机理是涂膜遇火时,由于组分间的相互协同作用,涂层膨胀发泡形成泡沫层,起到覆盖作用。此外,涂层膨胀形成泡沫隔热层的过程是吸热反应,并且释放大量的不燃性气体,有吸热效应和稀释效应。

膨胀型阻燃涂料中阻燃剂的成分有碳化催化剂(酸源)、碳化剂(碳源)、发泡剂(发泡源)等。碳化催化剂有磷酸三聚氰胺、聚磷酸酯、无卤双磷酸酯等。成碳剂通常是一些含高碳的多羟基化合物,如季戊四醇、二季戊四醇、淀粉、糊精等。发泡剂主要为磷氮系化合物和三聚氰胺以及其改性物。目前国内的阻燃涂料一般使用三聚氰胺作发泡剂。下面以APP(聚磷酸铵)-MEL(三聚氰胺)-PER(季戊四醇)膨胀阻燃体系为例,详细说明其阻燃机理。

1)碳化催化剂(聚磷酸铵)受热分解生成聚磷酸并释放出气体,同时将碳化剂脱水碳化成碳架结构。聚磷酸铵分解吸热,从而降低周围的温度(吸热效应);释放出的不可燃气体冲淡空气和可燃性气体(稀释效应);分解过程中产生可捕获自由基的物质(如PO·),从而切断自由基链锁反应(抑制效应);使高聚物产生脱水反应生成碳和水,而不产生可燃性气体(转移效应)。

2)碳化剂(季戊四醇)在酸的催化下脱水分解成碳,在发泡剂作用下形成多微孔的泡沫碳化层(覆盖效应);生成的水气化吸热也起到阻燃作用(吸热效应、稀释效应)。

3)基料中的树脂受热熔融并在发泡剂(三聚氰胺)的作用下膨胀发泡,同时进一步形成碳化层,三聚氰胺放出的氨气将碳质层吹起,形成膨胀多微孔泡沫层(覆盖效应);另外涂层在膨胀发泡时,发生吸热反应,消耗大量的热量,降低了体系的温度(吸热效应);生成大量不燃性气体(稀释效应)

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