杨秦莉 1 , 李国新 1, 2 , 周文英 2 , 何廷树 1

     (1. 西安建筑科技大学材料科学与工程学院 , 710055; 2. 西北工业大学理学院应用化学系 , 西安 710072)
 
 
  　摘　要 : 为了研究膨胀型防火涂料的炭层稳定性 , 本文采用热重分析 ( TGA) 研究了 MoO 3 对膨胀型防火涂料残炭率的影响。试验结果表明 , 掺入 MoO 3 能降低涂料的分解速度 , 增加残炭量 ; 并且随 MoO 3 掺量的增加 , 残炭量增加。在此基础上 , 研究了 MoO 3 对该涂料各组分残炭量的影响 , TGA 分析表明 ,MoO 3 能提高树脂基体、聚磷酸铵、季戊四醇和聚磷酸铵 / 季戊四醇的残炭量。此外 , 对掺入 9%MoO 3 的涂料试样进行差示扫描量热法 (DSC) 测试 , 发现在 665 ℃ 出现了新的放热峰 , 推断可能有新物质生成 ; 对该试样灼烧后 , 以 X - 衍射 (XRD) 测试 , 结果发现该试样的热分解产物中含有 MoO 2 、 MoOPO 4 和少量的 MoO 3 等物质 , 这与 DSC 的测试结果吻合。

    关键词 :MoO 3 ; 热分析 ; 残炭量 ; 协同效果 ; 防火涂料

    0 　引　言

    施涂防火涂料是塑料、木材及钢结构等防火的有效途径 , 而膨胀型防火涂料是目前国内外应用最广泛的防火涂料之一 , 它多采用聚磷酸铵 (APP) - 季戊四醇 ( PER) —三聚氰胺 (MEL) 作为膨胀阻燃体系 ( IFR) , 主要依靠 IFR 之间发生一系列的物理化学变化形成膨胀炭层而达到隔热和阻燃的目的。一般来说 , 在阻燃体系中添加一些协同增效组分可以提高体系的防火性能。 Bourbigot 等人采用分子筛作为 APP /PER 膨胀阻燃体系的协效剂 , 可显著提高阻燃剂的效果 [ 1 ] ; Lewin 的研究工作证实锌和锰的化合物对 APP /PER 体系具有催化协效作用 [ 2 ] ; 石西昌等人研究证实过渡金属元素的氧化物中 MoO 3 和 TiO 2 对 PVC 具有很好的阻燃性能 [ 3 ] 。近年来 , 对 MoO 3 的抑烟功能的研究比较多 , 但对 MoO 3 的阻燃效果研究却很少。因为膨胀炭层对膨胀防火涂料的阻燃 / 防火性能至关重要 , 所以 , 本文利用 TGA 、 DSC 及 XRD 等测试方法 , 研究了 MoO 3 对膨胀型防火涂料残炭量、热分解及燃烧产物的影响 , 并分析了 MoO 3 对膨胀型防火涂料的协同阻燃效果。

    1 　实验部分

    1. 1 　原材料

     MoO 3 : 纯度 95% , 金堆城钼业公司 ; 聚磷酸铵 : 聚合度 >1 000, 磷含量 31% ～ 32% , 都江堰康安防火阻燃实业有限公司 ; 季戊四醇 : 天津市博迪化工有限责任公司 ; 三聚氰胺 : 南京霞安化工公司 ; 丙烯酸树脂、氨基树脂 : 上海新华树脂厂。

    1. 2 　仪器与样品制备

    根据基料 ( 丙烯酸树脂和氨基树脂的比例 3 ∶ 1 ) 、 IFR (APP ∶ PER ∶ MEL = 2 ∶ 1 ∶ 1) 和 MoO 3 设计的配方进行配料、预混合及研磨分散后调节到适当的黏度 , 装入罐中待用。在已处理过的 100 mm × 100 mm × 6 mm 的钢板上涂刷配制好的防火涂料 , 每隔 12 h 涂刷 1 次 , 至涂膜厚度为 1 mm 左右 , 待涂层实干后放在通风干燥的地方养护 10 d 。

    将制备好的涂料涂刷在干净的玻璃板上 , 待其自然干燥后 , 用小刀刮下研磨成粉末状 , 然后用 SDT Q600 热分析仪 ( 美国 TA 仪器公司 ) 对其进行热分析 , 得到 DSC - TGA 曲线。样品质量 10 mg 左右。

    利用 D /MAX - 2400 型衍射仪 ( 日本理学公司 ) 对燃烧残余物进行分析。