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環(huán)氧樹脂防火涂料膨脹型阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-11-27 10:52:07 |
本文闡述了環(huán)氧樹脂防火涂料膨脹型阻燃劑阻燃體系及阻燃劑的選用原則。
在環(huán)氧樹脂涂料中所使用的阻燃劑一般稱為環(huán)氧樹脂防火涂料膨脹型阻燃劑，隨著防火涂料的研究從非膨脹型向膨脹型過渡，相應(yīng)的環(huán)氧樹脂防火涂料膨脹型阻燃劑也從非膨脹型向膨脹型防火阻燃體系過渡，并進入穩(wěn)步發(fā)展階段。
在膨脹型防火涂料阻燃劑的研究及應(yīng)用方面，基本上形成了P—C—N阻燃體系，該體系根據(jù)其機能包括脫水催化劑、炭化劑和發(fā)泡劑三部分，分述如下。
作為膨脹型防火涂料的關(guān)鍵組分，脫水催化劑的主要功用是促進和改進涂層的熱分解進程，促進形成不易燃的三維炭質(zhì)層結(jié)構(gòu)，減少熱分解產(chǎn)生的可燃性焦油、醛、酮的量;促進產(chǎn)生不燃性氣體反應(yīng)的發(fā)生。以前曾經(jīng)采用磷酸氫二銨和磷酸二氫銨作為脫水催化劑，但由于它們具有較高的水溶性和較低的熱穩(wěn)定性，在70年代后期被淘汰。
現(xiàn)在普遍采用聚磷酸銨(APP)、磷酸銨鎂和磷酸三聚氰胺(MP)，這些物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生磷酸而對多元醇進行脫水。APP是一種優(yōu)良的脫水劑，分子式為(NH4)n+2PnO3n+1，經(jīng)紅外光譜、31P核磁共振等分析，已證明其結(jié)構(gòu)為一個沒有支鏈的鏈狀聚合物大分子。
實驗證明，磷酸、聚磷酸等的鹽、酯、酰胺類物質(zhì)，只要它在100~value="250" UnitName="℃">250℃下能夠分解產(chǎn)生相應(yīng)的酸，都可以作為脫水催化劑。
在防火涂料的研究和工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)綜合考慮其水溶性、熱穩(wěn)定性、磷含量和原材料價格等因素，然后決定采用何種脫水催化劑。
當(dāng)涂層遇到火焰或高溫作用時，在催化劑的作用下，炭化劑脫水炭化形成炭質(zhì)層。炭化劑的有效性，主要決定于它的炭含量和羥基的數(shù)目。炭化劑中炭含量決定其炭化速度，而羥基含量決定其脫水和成泡速度。
采用高炭含量、低反應(yīng)速度的物質(zhì)作炭化劑較為適宜。當(dāng)采用APP作為脫水催化劑時，就應(yīng)該采用熱穩(wěn)定性較高的季戊四醇(PE)或二季戊四醇(DPE)與之配用，否則不能形成理想的膨脹炭質(zhì)層;如選用淀粉作為炭化劑，則在APP熱分解之前，淀粉早已分解并產(chǎn)生大量的焦油，故不能形成理想的膨脹體。事實上，由于PE的價格比DPE低，所以PE廣泛用作炭化劑。
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)產(chǎn)品最重要的指標(biāo)：白色片狀結(jié)晶體，含量≥99%，熔點≥48℃，酸值≤0.1，游離酚≤0.1%
原材料：以三氯氧磷、三氯化磷、苯酚。
屬于幾類危險品：以9類危險品出口。
包裝方式：凈重25KG/復(fù)合紙袋(內(nèi)襯黑色塑料袋)，一個小柜裝12.5噸。
磷酸三苯酯(阻燃劑TPP)主要用途:用作硝化纖維、醋酸纖維膜的阻燃性增塑劑、聚氯乙烯的增塑劑、粘膠纖維中的樟腦不燃性代用品。
這類物質(zhì)遇火受熱分解放出不燃性氣體(如HCl、NH3、H2O等)，使涂層膨脹形成海綿狀炭質(zhì)層。常用的發(fā)泡劑有:三聚氰胺、雙氰胺、氯化石蠟等，防火涂料中采用兩種或多種發(fā)泡劑拼用，效果較好。
例如，采用含氯與含磷化合物拼用，不僅可以從固相到氣相廣泛抑制燃燒的進行，而且由于氯、磷兩元素間會產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，燃燒時生成PCl3、POCl3等化合物，它們在高溫下成為氣體，其密度比空氣大，可附著在底材表面而形成較均勻的覆蓋層，將空氣與可燃物隔開，從而達到抑制或阻止燃燒的目的。
一般選取三聚氰胺(MEL)為主發(fā)泡劑，而作為增塑劑的氯化石蠟(CP)以及作為脫水催化劑的聚磷酸銨(APP)，也可以起部分發(fā)泡作用。
總之，構(gòu)成膨脹阻燃體系的脫水催化劑、炭化劑和發(fā)泡劑三者缺一不可，當(dāng)涂層遇火時首先軟化和熔融，然后發(fā)泡劑分解放出氣體，使軟化的涂層鼓泡膨脹，體積增大。與此同時，脫水催化劑分解放出游離的酸(如磷酸等)，使多元醇(如季戊四醇PE)脫水炭化，形成炭化層。
此過程要求發(fā)泡劑分解產(chǎn)生氣體，脫水催化劑分解放出磷酸等物質(zhì)，炭化劑脫水炭化這三個步驟在發(fā)生變化的溫度方面基本上協(xié)調(diào)一致，這樣它們才能在膨脹發(fā)泡和防火隔熱過程中產(chǎn)生“協(xié)同”作用。
國外的膨脹型防火涂料中一般采用聚磷酸銨(APP)、磷酸三聚氰胺(MP)以及它們的拼合物來作為阻燃劑，其水溶性和熱穩(wěn)定性等對防火涂料的膨脹阻燃起重要作用，阻燃性能的差別主要與粒徑分布、晶形結(jié)構(gòu)、水溶性以及組成上的微小差異等因素有關(guān)。美國及歐洲產(chǎn)的MP，其主要差別在磷含量、熱穩(wěn)定性、水溶性、粒徑分布等方面。通過比較MP與APP的水溶性，發(fā)現(xiàn)APP最終水解成正磷酸銨(AOP)，其水溶性很低。
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