涂料工业PAINT &COATINGS
INDUSTRY
第49卷第7
期
2019年7
月
Vol. 49 No. 7
Jul. 2019
透明膨胀型阻燃涂料的阻燃性和抑烟性研究韩 超，董 翔*，邢时超,金 蝶，孔繁禧，聂士斌 (安徽理工大学能源与安全学院
，
安徽淮南
232000)
摘 要：以三聚氧胺甲醛树脂(MF)为基体，以苯基麟酸(PPOA)、新戊二醇
(NPG)、N,N-二甲基
甲酰胺(DMF)为膨胀阻燃剂(IFR)
制备透明膨胀型阻燃涂料,并通过添加聚乙二醇(PEG)
进一步提高
该涂料的性能。
利用极限氧指数
(L0I)测试、建材烟密度测试和热重分析仪
(TG)研究了该涂料的阻
燃性、生烟量和热稳定性，并使用扫描电子显微镜(SEM)观察涂料燃烧后的炭层形貌。结果表明
：IFR
能显著提高纯MF的阻燃和抑烟性能；在此基础上添加
PEG可进一步提高该涂料的阻燃抑烟能力。
当IFR与PEG
的添加量分别为40%,5%
时,该涂料的阻燃、抑烟性最佳,其L0I值达到27.4%,
烟密度
等级为27.15,
且在该添加比例下可以使涂料在燃烧过程中具有较好的膨胀成炭能力。
关键词：阻燃涂料;阻燃性;抑烟性;热稳定性;聚乙二醇
中图分类号:TQ637. 6 文献标识码：A 文章编号:0253-4312(2019)07-0016-05
doi：10.
12020/j. issn.
0253-4312.
2019. 7.
16
Study on
Flame Retardancy
and
Smoke Suppression of Transparent
Intumescent Flame Retardant
Coatings
Han Chao
,
Dong Xiang,Xing
Shichao,Jin Die,Kong
Fanbei,Nie
Shibin
(Anhui University OfScience
& Technology School ofMining and Safety Engineering,
Huainan,Anhui 232000
,
China)
Abstract: A transparent
intumescent flame retardant coatings
was prepared by using
melamine formaldehyde
resin (MF
)
as
binder, combined with phenyl
phosphonic acid
(
PPOA),
neopentyl glycol (NPG) and N
, N-dimethyl formamide (DMF) as the intumescent flame
retardants (IFR). Besides, the polyethylene glycol (PEG) was added to further
enhance its
properties. The
limit
oxygen index (LOI) , smoke density test and
thermogravimetric
analysis
(TGA) were used to investigate the flame retardancy, smoke suppression and the thermostability of the coatings.The
results showed that
IFR could efficiently
enhance
the flame
retardancy and smoke suppression in MF alone system. Add
让ion of PEG
could further improve
the flame retardancy and smoke suppression. When the additive amount of IFR and PEG were
40% and 5% respectively, this coatings showed an optimal LOI of 27.4 and the
smoke
density
of 27.15. The morphology of
char
layer showed
that the coatings with this addition ratio
presented a good
char
forming
ability.
Key words:
flame retardant coatings; fire retardancy; smoke suppression;
thermal stability
;
polyethylene glycol
通信联系人韩超等:透明膨胀型阻燃涂料的阻燃性和抑烟性研究市场上防火阻燃类涂料的种类较多，如苯丙 类、丙烯酸类等。它们在性能上各有优点，但也存
在各自的缺陷"T。
而随着应用领域对性能要求的
不断提高，透光性、耐候性、阻燃性等性能的重要
性日益凸显。三聚氤胺甲醛树脂
(MF)是一种热
固性树脂，透明性好、耐候性强，作为透明涂料基
体具有良好的应用前景。但是
，纯
MF易燃且燃烧
时释放烟气较多叫 在不损害MF本身良好性能的
同时提高阻燃性和抑烟能力，对其进一步应用推
广具有重要意义。
目前,最常见的涂料阻燃技术有含卤阻燃、金属
氢氧化物阻燃等叭它们虽然具有较好的阻燃效 果，但也表现出各自的缺陷。含卤阻燃剂在燃烧过
程中释放出卤化氢物质,
这类物质对人体有毒
;金属
氢氧化物阻燃剂的添加量较大，常导致涂料基体的 物化性能降低叫随着市场对阻燃技术要求的不断 提高，这些阻燃技术已开始出现被淘汰的趋势
。膨
胀阻燃技术具有无卤、
无毒的特点，被认为是最有应
用前景的无卤阻燃技术之一W —般地，由膨胀阻
燃技术制备的膨胀阻燃剂(IFR)由酸源、碳源、气源
基本组分组成.能在燃烧过程中帮助基体生成高质 量的膨胀炭层。这种炭层在基体和火焰之间起到阻
隔作用，可有效提高基体的阻燃性。
除了上述优点，
IFR还具有种类丰富的特点，其配方具有多样性，有
利于进一步的性能优化。目前，将IFR应用于MF
的
阻燃研究已取得一定的进展。
Shi等
m使用
1_氧代-
4-羟甲基-2,6,7-
三氧杂-1-
磷杂双环辛烷、多聚磷
酸、1,4-丁二醇二缩水甘油瞇和环氧树脂合成了新
型磷酸盐(EPP)
阻燃剂用于阻燃MF,
结果表明：添
加50%EPP时，
MF的阻燃性有最大幅度提高。Yan
等冋使用磷酸、季戊四醇和正丁醇反应合成环状磷
酸酯酸，然后将纳米二氧化硅引入到
PEA结构中得
到膨胀阻燃剂SPEAs,结果表明：添加
30%的阻燃
剂，
MF的热稳定性显著提高。
本文以研制透明膨胀型阻燃涂料为目标，使用 具有良好透光性的三聚鼠胺甲醛树脂(MF)为基体, 利用膨胀阻燃技术手段对其进行阻燃改性。选择苯 基麟酸(PPOA)、新戊二醇(NPG)
、N,/V-
二甲基甲酰
胺(DMF)组成IFR
体系，并使用聚乙二醇
(PEG)
进
一步提高其阻燃效率。
对制备的透明膨胀型阻燃涂
料进行极限氧指数(LOI)测试、建材烟密度测试和
热重分析(TG),研究其阻燃性、抑烟能力和热稳
定性。
1实验部分
1. 1主要原料
苯基麟酸(PPOA)：＞98.
0%,
上海阿拉丁生化科
技股份有限公司;新戊二醇(NPG)：分析纯,天津市光
复精细化工研究所;N,N-二甲基甲酰胺(DMF)：
分析
纯，天津市致远化学试剂有限公司；
聚乙二醇
(PEG-
600)：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；三聚氤
胺甲醛树脂(MF)：济宁华凯树脂有限公司。
1.2试样制备
1.2. 1
透明膨胀阻燃剂的制备
将PPOA.NPG与DMF
按照物质的量比1
：
1
： 10
缓慢加入到250 mL烧杯中，
在
50七的条件下加热搅
拌2 h,
得到均匀稳定的透明膨胀阻燃剂。
1.2.2 测试样品的制备
将基体MFJFR与一定量的PEG
按表1
比例充分
混合制备一系列透明膨胀阻燃涂料。利用模具制备
氧指数测试和烟密度测试样条，将
150 mmx750 mmX
5 mm的胶合板用砂纸打磨平整，之后将涂料涂布在
胶合板上，
保证干膜厚度为
(2±0.2)mm
。将胶合板
水平放置，室温条件下每隔一段时间观察涂层的干
燥情况,
待涂层和样条完全干燥后进行阻燃性
、生烟
量和热稳定性测试。
表1透明膨胀阻燃涂料的配方
Table 1 Formulation of transparent intumescent
探 索 开 发
flame retardant coatings
样品w/%MFIFR
PEG 1
010018020
27030
360
40
45050
557.540
2.5
65540
5
752.540
7.5
8504010
1.3测试仪器及标准
(1)智能临界氧指数分析仪(TTech-GBT2406):
苏州泰思泰克检测仪器科技有限公司。按照
ASTM