膨胀型不饱和聚酯树脂防火涂料的研制及阻燃机理的研究

【摘要】为满足不断增长的环保需求，不含卤族元素的膨胀型阻燃剂(IFR)的研究得到了迅速的发展。在众多膨胀型阻燃剂中，磷基化合物，尤其是磷酸酯和芳香族磷酸酯，是取代卤素型阻燃剂的优良选择。不饱和聚酯树脂(UPR)具有电绝缘性、低挥发度、足够的机械强度、出色的丰满度、良好的抗腐蚀性和高透明度等性能，因此UPR可被延伸用作钢构件、化学设备以及汽车等物体的抗腐蚀性涂层。双环戊二烯(DCPD)改性的UPR燃烧后迅速形成炭质层，保护内层材料不会燃烧，可进一步改善不饱和聚酯树脂涂料的抗燃性。本论文主要通过引入复合阻燃剂制备膨胀型不饱和聚酯树脂防火涂料以及探讨其防火阻燃机理。具体研究内容如下：1.选取双环戊二烯(DCPD)改性的不饱和聚酯树脂(UPR)中作为的基料和聚磷酸铵(APP)和磷酸三苯酯(TPP)作为复配阻燃剂，制备膨胀型防火涂料。采用测定耐火时间的工艺对各组分用量进行优化，最终确定了三者的最佳配比为40:29:29。2.当加入58%(质量分数)的复合阻燃剂时，LOI数值从20.9%上升到27.2%，并在UL-94试验中获得V-0级的结果。阻燃时间达到了26~34分钟。TGA和DSC分析显示，APP和TPP的引入提高了涂料的成炭率；且含磷的阻燃剂在燃烧中主要分解成磷酸，它可以有效促进交联反应。3.采用热重分析法(TGA)，差热分析(DTA)、示差扫描热量计(DSC)，扫描电镜(SEM)和红外光谱分析(FTIR)等仪器和分析手段，对双环戊二烯(DCPD)改性的不饱和聚酯树脂(UPR)膨胀型防火涂料的阻燃机理进行了深入研究。加热时磷基化合物降解生成磷酸衍生物，它可以与热解的聚合物脱水形成酯化物。同时，芳香族磷酸酯分解释放出的不燃性气体（氨气等）不但可以稀释氧浓度，还促使成炭质层迅速膨胀形成表面致密坚硬内部多孔的炭质层，阻隔氧气流和热辐射。因此，向不饱和聚酯树脂中加入APP和TPP获得了很好的阻燃效果。
【作者】辛颖；
【导师】连建设；
【作者基本信息】吉林大学，材料学，2014，硕士
【关键词】不饱和聚酯树脂；磷系阻燃剂；热稳定性；炭质层；

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