透明膨胀型氨基树脂木材阻燃涂料的制备与性能研究

摘要

透明膨胀型水性木材阻燃涂料具有性能优良、使用简便、成本低廉、环境友好的特点，可在火灾发生时有效保护基材，降低火灾危害；其透明性适用于各种对饰面要求条件较高的场所。本文以三聚氰胺改性脲醛树脂（MUF）为成膜树脂，季戊四醇（PER）为成炭剂，磷酸为脱水成炭催化剂，辅以添加阻燃抑烟性能优良的磷酸脒基脲（GUP），共同构成了膨胀型阻燃体系。从透明膨胀型氨基树脂基木材阻燃涂料的配方筛选、GUP的添加量对膨胀阻燃体系的影响、阻燃涂料的理化性能和燃烧性能评价分析、阻燃涂层和炭层的红外光谱分析和微观结构表征、阻燃涂料具体热解过程等内容展开了研究。主要结果如下：
　　（1）通过正交试验、变量试验等，以 MUF树脂为成膜树脂，以 PER-GUP-磷酸为膨胀阻燃体系，得到透明性良好、阻燃效果优秀的透明膨胀阻燃涂料配方，制备出透明膨胀型水性阻燃涂料。当GUP与磷酸的比例低于c34:d31时，涂料的涂层透明度、成膜状态会受到影响，而影响阻燃效果；当 GUP与磷酸的比例高于 c37:d31时，GUP会在涂层表面形成结晶，影响涂层的透明度，造成炭源与酸源的比例不协调，炭层过度膨胀，结构松软不致密，使炭层的耐燃性下降。
　　（2）通过理化性能检测方法，自制涂料的贮存稳定性无异常，表干时间为1h，实干时间为40h，涂层硬度为3H，附着力强度等级为0-1级，双组份混合后有效使用时间为27min，与透明塑料薄板的色差值相差0.1016。
　　（3）通过 CONE分析，相比于市售阻燃涂料板、成膜树脂板和素板，自制涂料板的热释放量 THR、烟释放量 TSP、火灾性能指数 FPI、一氧化碳释放速率 PCO、二氧化碳释放速率 PCO2均是最低，同时，剩余物质量 Mass最高，能够有效保护基材，表现出优秀的阻燃抑烟性能。
　　（4）通过 SEM分析，可知自制涂料的涂层为多组分组成的有序整体，有规律的组分排列是涂料的透明的原因之一；自制涂料的炭层表面结构均匀、内部形态稳定、整体致密封闭，表现出较好的阻燃效果。
　　（5）通过FTIR分析和TG分析，能够大体总结出自制涂料在燃烧过程中的阻燃过程，可知 GUP和磷酸的协同加入使涂料内部在不同温度区间均有稳定持续的脱水催化剂供应，为炭层的持续脱水发泡提供了可靠的保障，使炭层炭化更加彻底，保障了涂料的阻燃性能。

目录

1绪论

1.1阻燃涂料的分类

1.2膨胀型阻燃涂料的发展概况

1.3透明膨胀型氨基树脂阻燃涂料的发展概况

1.4透明膨胀型氨基树脂阻燃涂料的基本组成

1.5透明膨胀型氨基树脂阻燃涂料的阻燃机理

1.6本文研究的主要内容

2透明膨胀型氨基树脂阻燃涂料的配方筛选

2.1实验材料

2.2实验仪器与设备

2.3阻燃涂料的制备及涂饰工艺

2.4配方筛选方法

2.5透明阻燃涂料的配方筛选

2.6本章小结

3透明膨胀型氨基树脂阻燃涂料的理化性能

3.1贮存稳定性

3.2表干和实干时间

3.3涂料硬度测定

3.4附着力强度等级测定

3.5双组份涂料的有效使用时间

3.6涂层透明度测定

3.7本章小结

4透明膨胀型氨基树脂阻燃涂料的阻燃抑烟性能

4.1透明膨胀型木材阻燃涂料的阻燃性能

4.2透明膨胀型木材阻燃涂料的抑烟性能

4.3本章小结

5透明膨胀型氨基树脂阻燃涂料的热解性能和炭层结构

5.1 FTIR分析

5.2 SEM分析

5.3 TG分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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