【摘 要】
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膨胀型防火涂料是现代社会钢结构防火的重要手段,但是溶剂型防火涂料存在VOC含量高、涂装效率低和涂膜厚度不均等问题,相比之下粉末涂料具有环保、涂装便捷和经济的特点,所以防火涂料的粉末化是一个很有意义的研究方向。根据经典发泡理论和泡孔生长机理,膨胀防火涂料的膨胀发泡性能与基体树脂的熔体强度息息相关,同时粉末涂料也对基体树脂有易熔融流平固化的要求,所以怎样对基体树脂进行调控使之满足防火涂料膨胀发泡和粉末
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膨胀型防火涂料是现代社会钢结构防火的重要手段,但是溶剂型防火涂料存在VOC含量高、涂装效率低和涂膜厚度不均等问题,相比之下粉末涂料具有环保、涂装便捷和经济的特点,所以防火涂料的粉末化是一个很有意义的研究方向。根据经典发泡理论和泡孔生长机理,膨胀防火涂料的膨胀发泡性能与基体树脂的熔体强度息息相关,同时粉末涂料也对基体树脂有易熔融流平固化的要求,所以怎样对基体树脂进行调控使之满足防火涂料膨胀发泡和粉末涂料涂装的要求就成为了一个关键问题。本文从原位固化调节三维交联网络和支链化改性的角度出发,制备了热固性和热塑性两个体系的粉末型防火涂料,通过调节基体树脂的交联密度进而实现了基体树脂粘度的调控,通过调节支链化程度调控基体树脂粘度,从而制备了可膨胀发泡的粉末涂料,具体工作如下所示:1.以固体硼酚醛树脂（FB）和固体环氧树脂（E20）为基体树脂,复配以可膨胀石墨（EG）制备了热固性粉末防火涂料。通过红外光谱测定了涂料在各个温度段的固化反应,并通过改变基体树脂的配比,探究了交联密度对玻璃化转变温度、热稳定性、阻燃性和发泡隔热性能的影响。结果表明,基体树脂中FB树脂的增多会提高体系的玻璃化转变温度、热稳定性和阻燃性,在不加入EG时,氧指数最高达到29.5,垂直燃烧等级最高达到V-1级,加入EG后氧指数最高达到34.0,垂直燃烧等级达到最高的V-0级,但是EG的加入会增大烟气生成量。另一方面,基体树脂中FB含量的增大会提高交联密度,进而对EG发泡产生一定阻力,当加入相同量的EG时,基体树脂中FB含量越高膨胀倍率就越低,制备的粉末防火涂料耐火极限最大达到41.7min,膨胀倍率最大为4.0。而当基体树脂的比例相同时,随着EG含量的增大体系泡孔逐渐变小,直至最后无法产生完整的泡孔。2.以PE树脂作为基体树脂复配N-P-C三元膨胀阻燃剂制备了热塑性粉末防火涂料。利用DCP、BPO和TBPB三种交联剂对粉末涂料进行了原位交联改性,探究了交联剂种类和用量对基体树脂熔体强度、熔融结晶、力学性能和发泡隔热性能的影响。结果表明,交联剂能够使PE基体树脂产生更多的三维交联网络结构,破坏PE的结晶过程并降低了熔点,同时能够提高基体树脂的力学性能,拉伸强度最大达到23.2MPa,断裂伸长率最大达到960.1%。交联剂的使用提高了交联密度,从而提高了熔体强度,膨胀阻燃剂发泡的阻力逐渐增大,耐火极限最大为34.55min,膨胀倍率最大为8,耐火极限最小为28.7min,膨胀倍率最小为0。使用EVA、L9450和POE三种支链长度不同的聚合物通过共混改性的方法改善了基体树脂的粘度,对发泡过程进行了调控。结果表明,共混改性后含有极性短支链的EVA和含有长支链的POE与PE的相容性较差,且共混后破坏了PE的结晶过程,含有短支链的L9450与PE相容性最好;共混改性后基体树脂的力学强度和断裂伸长率均提升,拉伸强度最大为26.73MPa,断裂伸长率最大为1408.0%;由于非极性短支链可以提供更多自由体积,所以支链长度最短的L9450对PE改性后大大降低了体系粘度,降低了发泡的阻力,耐火极限和膨胀倍率最大为36.85min和19;EVA中的极性短支链增大了分子间作用力,在一定程度上提高了粘度并使得膨胀倍率和耐火极限上升,最大分别为38.67min和17;POE支链长度最长,导致分子间的缠结作用增强,粘度也有一定程度的提高,耐火极限和膨胀倍率最大分别为36.05min和19。
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