膨胀型水性改性氨基树脂木材阻燃涂料

论文摘要

木质材料以其独特的物理力学性能和优良的环境学特性深受人们喜爱,而广泛应用于家居和公共场所。然而,由于木质材料具有可燃性,其火灾对人们的生命和财产安全构成严重威胁。于是,施工简便、成本低廉的膨胀型阻燃涂料应运而生。当膨胀型阻燃涂料受到火的烘烤时膨胀形成均匀致密的泡沫炭层,可有效地保护基材,有效降低火灾危害。本文以氨基树脂和聚乙酸乙烯酯树脂组成复合成膜基体,引入磷酸脒基脲作为低温脱水催化剂并与聚磷酸铵组成复合催化剂,以季戊四醇为成炭剂,以三聚氰氨为发泡剂,构成膨胀型水性改性氨基树脂阻燃涂料,通过正交试验筛选出优化配方,耐燃时间达1418s,膨胀倍数70倍以上。旋转流变仪对自制膨胀型水性改性氨基树脂阻燃涂料流变性能测试的结果显示,其适合喷刷施工,并适应长期储存和运输的低剪切速率环境,不易沉积凝聚。采用锥形量热仪在热辐射功率为50kw·m-2、气体体积流速为24 L·s-1的条件下,对自制膨胀型水性改性氨基树脂阻燃涂料、市售膨胀型水性阻燃涂料、成膜树脂涂敷的胶合板（代号分别为C、A、B）及胶合板素板（S-JHB）的燃烧性能进行了对比研究,结果表明,C热释放明显减小,烟释放显著降低,耐烧蚀时间大幅度延长。利用热分析（TG、DSc）、红外光谱（FTIR）、扫描电镜.能谱联机分析（SEM-EDAX）和X射线光电子能谱分析（XPS）等方法,对涂层及其燃烧后形成的炭层的结构和性质进行了较系统的研究,结果显示,自制膨胀型水性改性氨基树脂阻燃涂料的失重速率减小,成炭率是成膜树脂的2.6倍,复合脱水催化剂在不同温度区间的交互作用明显,膨胀阻燃体系与成膜树脂间具有良好的协同作用。涂层燃烧成炭以后,其中绝大多数的有机物消失或显著减少,炭层表面和纵深结构中主要由C、O、P和N元素组成,但在表面具有更多的N元素,组成致密的泡沫结构,且表面封闭性良好,从而表现出优良的阻燃和抑烟效能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 阻燃涂料的分类及应用
• 1.1.1 阻燃涂料的分类
• 1.1.2 阻燃涂料的应用
• 1.2 膨胀型阻燃涂料研究进展
• 1.3 膨胀型阻燃涂料存在的不足
• 1.4 膨胀型阻燃涂料的基本组成及阻燃机理
• 1.4.1 膨胀型阻燃涂料的基本组成
• 1.4.2 膨胀型阻燃涂料的阻燃机理
• 1.5 本文研究的目的和意义
• 2 膨胀型水性阻燃涂料的制备与表征
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器设备
• 2.3 简易燃烧实验装置
• 2.4 膨胀型水性阻燃涂料的制备
• 2.4.1 膨胀型水性阻燃涂料的制备步骤
• 2.4.2 膨胀型水性阻燃涂料的配方筛选
• 2.5 膨胀型水性阻燃涂料的实验表征方法
• 2.5.1 锥形量热法
• 2.5.2 热重分析法
• 2.5.3 差示扫描量热法
• 2.5.4 傅里叶变换红外光谱法
• 2.5.5 扫描电子显微镜-X射线能谱法
• 2.5.6 X射线光电子能谱法
• 2.5.7 膨胀型水性阻燃涂料的流变性能分析
• 2.6 本章小结
• 3 膨胀型水性阻燃涂料的阻燃性能
• 3.1 热释放速率HRR
• 3.2 总热释放THR
• 3.3 有效燃烧热EHC
• 3.4 点燃时间TTI
• 3.5 质量损失速率MLR
• 3.6 残余物质量Mass
• 3.7 火灾性能指数FPI
• 3.8 本章小结
• 4 膨胀型水性阻燃涂料的发烟性能
• 4.1 烟比率SR
• 4.2 总烟释放TSP
• 4.3 比消光面积SEA
• 4.4 烟气组成和毒性
• 4.4.1 CO释放速率Pco
• 2释放速率Pco₂'>4.4.2 CO₂释放速率Pco₂
• 4.5 本章小节
• 5 膨胀型水性阻燃涂料涂膜及炭化层的结构与性质
• 5.1 膨胀型水性阻燃涂料的热分析
• 5.1.1 热重（TG）分析
• 5.1.2 差示扫描量热（DSC）分析
• 5.2 膨胀型水性阻燃涂料涂膜及炭层的红外（FTIR）分析
• 5.3 膨胀型水性阻燃涂料炭层的结构及元素分析
• 5.3.1 炭层的扫描电镜-能谱（SEM-EDAX）分析
• 5.3.2 炭层的X射线光电子能谱（XPS）分析
• 5.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢