无卤抑烟填料对 pp 用阻燃涂料烟毒性能的影响
关迎东，孙春龙，李海燕，张世珍
(海洋化工研究院，海洋涂料国家重点实验室，山东青岛266071)


0 引言
鉴于近年来世界各地火灾类大灾难的接连发生，材料的阻燃性能再次引起了人们的重视。塑料的阻燃，比木材、钢结构等具有更大的难度，因为塑料本身是易燃材料，氧指数(oi)约为18，而且其软化点低，受热时软化流淌，遇火即能燃烧。生活中，通过喷涂具有阻燃作用的涂料，能够阻止外界热量的传递，延缓了塑料软化时间和燃烧时间，从而达到阻燃的目的。但是大多数阻燃涂料和普通材料一样，含有大量的碳结构，燃烧或者是在发挥阻燃的过程中，会散发出大量的烟雾和有毒气体，这一弊端大大地制约了这类阻燃涂料的应用。同时随着环保意识的加强以及国内外环保法规的制定，人们对材料的环保、绿色性能也提出了更高的要求。基于以上问题，本文通过大量实验研究，针对几种环保型阻燃填料，考察了涂层在发挥阻燃过程中的烟毒释放性能。

1 实验部分
1.1 主要原料
高氯化聚乙烯(hcpe，cl=65%)，膨胀型阻燃剂(ifr-5)，mg(oh)2，硼酸锌，moo3，钛白粉r930。
1.2 样板的制备
(1) 氧指数测试样板的制备：在150 mm×6 mm×3 mm的聚丙烯(pp)塑料板上喷涂该阻燃涂料，喷涂厚度(30±5)μm，干燥3 d后进行检测。
(2) 锥形量热仪测试样板的制备：将涂料均匀地刷涂在100 mm×100 mm×3 mm的pp塑料板表面，涂覆量为(250±10) g/m2，干燥3 d后进行检测。
1.3 主要测试仪器
英国产ftt锥形量热仪，hc-2型氧指数测定仪，455型涂膜测厚仪，sg-65型三辊研磨机。

2 结果与讨论
2.1 不同阻燃抑烟填料对涂层阻燃性能的影响
阻燃抑烟填料对涂层oi的影响见表1。

由表1可以看出，在该涂料体系中，阻燃剂mg(oh)2、硼酸锌和moo3都具有较好的阻燃性能，其中mg(oh)2的阻燃性能要明显优于硼酸锌和moo3，涂料涂覆pp基材和纯涂料的oi值分别可达35和60以上，使材料具有难燃性。据相关文献报道[1]，mg(oh)2是一种效果较佳的常用无卤阻燃剂，得到了市场的认可，而硼酸锌和钼系化合物则对材料燃烧时的烟毒释放有较好的抑制作用。下面本文重点对硼酸锌和moo3的抑烟性能进行考察。
2.2 抑烟填料对涂层烟毒性能的影响
2.2.1 硼酸锌用量对涂料涂覆pp 样板烟毒性能的影响

由图1(a)、(b)可以看出，抑烟剂硼酸锌的加入使得涂料涂覆pp样板生烟量和co生成速率有了大幅度的下降，并且由不同硼酸锌含量的曲线可知，随着硼酸锌用量的增加，涂料的抑烟、抑毒效果变优，其中生烟量下降约60%；co生成速率下降约30%。另外，由图1(b)还可以发现，样板的co生成速率达到峰值的时间出现一定程度的延后，由90s延迟到110 s左右，这也从侧面证明了硼酸锌对涂层的抑烟性能。
硼酸锌的抑烟、抑毒作用主要是因为硼和硼的氧化物对含碳化合物的氧化反应有抑制作用[2]，提高了残碳量，使因材料燃烧降解而产生的可燃气体减少，同时残碳量的增加也降低了材料燃烧时的产烟量。
2.2.2 moo3 用量对涂料涂覆pp 样板烟毒性能的影响

由图2(a)、(b)可以看出，相比于没有加入阻燃抑烟剂moo3 的pp 样板，moo3 的加入使得涂料涂覆pp 样板生烟量和co 生成速率明显下降，并且由moo3 含量不同的曲线可知，moo3 用量较少的配方抑烟、抑毒效果更好些，其中生烟量下降约60%；co 生成速率下降约55%。其作用主要是因为moo3 可以催化膨胀型阻燃涂层(ifr)体系的酯化反应[3]，改进材料的分解成碳过程，提高残碳率，减少燃烧时的烟雾释放。