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环氧树脂防火涂料膨胀型阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-11-27 10:52:07
本文阐述了环氧树脂防火涂料膨胀型阻燃剂阻燃体系及阻燃剂的选用原则。

在环氧树脂涂料中所使用的阻燃剂一般称为环氧树脂防火涂料膨胀型阻燃剂,随着防火涂料的研究从非膨胀型向膨胀型过渡,相应的环氧树脂防火涂料膨胀型阻燃剂也从非膨胀型向膨胀型防火阻燃体系过渡,并进入稳步发展阶段。

在膨胀型防火涂料阻燃剂的研究及应用方面,基本上形成了P—C—N阻燃体系,该体系根据其机能包括脱水催化剂、炭化剂和发泡剂三部分,分述如下。

作为膨胀型防火涂料的关键组分,脱水催化剂的主要功用是促进和改进涂层的热分解进程,促进形成不易燃的三维炭质层结构,减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮的量;促进产生不燃性气体反应的发生。以前曾经采用磷酸氢二铵和磷酸二氢铵作为脱水催化剂,但由于它们具有较高的水溶性和较低的热稳定性,在70年代后期被淘汰。

现在普遍采用聚磷酸铵(APP)、磷酸铵镁和磷酸三聚氰胺(MP),这些物质受热分解产生磷酸而对多元醇进行脱水。APP是一种优良的脱水剂,分子式为(NH4)n+2PnO3n+1,经红外光谱、31P核磁共振等分析,已证明其结构为一个没有支链的链状聚合物大分子。

实验证明,磷酸、聚磷酸等的盐、酯、酰胺类物质,只要它在100~value="250" UnitName="℃">250℃下能够分解产生相应的酸,都可以作为脱水催化剂。

在防火涂料的研究和工业生产中,应综合考虑其水溶性、热稳定性、磷含量和原材料价格等因素,然后决定采用何种脱水催化剂。

当涂层遇到火焰或高温作用时,在催化剂的作用下,炭化剂脱水炭化形成炭质层。炭化剂的有效性,主要决定于它的炭含量和羟基的数目。炭化剂中炭含量决定其炭化速度,而羟基含量决定其脱水和成泡速度。

采用高炭含量、低反应速度的物质作炭化剂较为适宜。当采用APP作为脱水催化剂时,就应该采用热稳定性较高的季戊四醇(PE)或二季戊四醇(DPE)与之配用,否则不能形成理想的膨胀炭质层;如选用淀粉作为炭化剂,则在APP热分解之前,淀粉早已分解并产生大量的焦油,故不能形成理想的膨胀体。事实上,由于PE的价格比DPE低,所以PE广泛用作炭化剂。



磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)产品最重要的指标:白色片状结晶体,含量≥99%,熔点≥48℃,酸值≤0.1,游离酚≤0.1%

原材料:以三氯氧磷、三氯化磷、苯酚。

属于几类危险品:以9类危险品出口。  

包装方式:净重25KG/复合纸袋(内衬黑色塑料袋),一个小柜装12.5吨。

磷酸三苯酯(阻燃剂TPP)主要用途:用作硝化纤维、醋酸纤维膜的阻燃性增塑剂、聚氯乙烯的增塑剂、粘胶纤维中的樟脑不燃性代用品。



这类物质遇火受热分解放出不燃性气体(如HCl、NH3、H2O等),使涂层膨胀形成海绵状炭质层。常用的发泡剂有:三聚氰胺、双氰胺、氯化石蜡等,防火涂料中采用两种或多种发泡剂拼用,效果较好。

例如,采用含氯与含磷化合物拼用,不仅可以从固相到气相广泛抑制燃烧的进行,而且由于氯、磷两元素间会产生协同效应,燃烧时生成PCl3、POCl3等化合物,它们在高温下成为气体,其密度比空气大,可附着在底材表面而形成较均匀的覆盖层,将空气与可燃物隔开,从而达到抑制或阻止燃烧的目的。

一般选取三聚氰胺(MEL)为主发泡剂,而作为增塑剂的氯化石蜡(CP)以及作为脱水催化剂的聚磷酸铵(APP),也可以起部分发泡作用。

总之,构成膨胀阻燃体系的脱水催化剂、炭化剂和发泡剂三者缺一不可,当涂层遇火时首先软化和熔融,然后发泡剂分解放出气体,使软化的涂层鼓泡膨胀,体积增大。与此同时,脱水催化剂分解放出游离的酸(如磷酸等),使多元醇(如季戊四醇PE)脱水炭化,形成炭化层。

此过程要求发泡剂分解产生气体,脱水催化剂分解放出磷酸等物质,炭化剂脱水炭化这三个步骤在发生变化的温度方面基本上协调一致,这样它们才能在膨胀发泡和防火隔热过程中产生“协同”作用。

国外的膨胀型防火涂料中一般采用聚磷酸铵(APP)、磷酸三聚氰胺(MP)以及它们的拼合物来作为阻燃剂,其水溶性和热稳定性等对防火涂料的膨胀阻燃起重要作用,阻燃性能的差别主要与粒径分布、晶形结构、水溶性以及组成上的微小差异等因素有关。美国及欧洲产的MP,其主要差别在磷含量、热稳定性、水溶性、粒径分布等方面。通过比较MP与APP的水溶性,发现APP最终水解成正磷酸铵(AOP),其水溶性很低。

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