塑料用聚氨酯防火涂料的研制
郭子清1 周华利2 孙洪梅2 姜胜男2
(1-甘肃省武威市公安消防支队防火监督处,武威 733000)
(2-辽宁工程技术大学材料科学与工程学院,阜新 123000)
塑料用防火涂料是一种涂覆在塑料表面起阻燃作用的特种涂料[ 1 ]。塑料的防火阻燃比木材、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17[2]。笔者合成了一种添加膨胀型阻燃剂的聚氨酯防火涂料,膨胀阻燃体系对PU有良好的阻燃作用[3]。并且制备的防火涂料具有较高的力学强度,良好的附着力,较低的吸水率和较好的热稳定性,可广泛用于塑料的防火阻燃。
1 实验部分
1.1 主要原料
甲苯二异氰酸酯(TDI),武汉市北化学试剂厂;聚乙二醇,沈阳齐德盛商贸有限公司;二月桂酸二丁基锡,天津市瑞金特化学品有限公司;消泡剂Foamex810,沈阳瑞驰表面技术有限公司;聚磷酸铵,上海旭森非卤消烟阻燃剂有限公司;三聚氰胺,沈阳有机化工股份有限公司;偶联剂KH-560,南京旭阳化工有限公司。
1.2 主要仪器与设备
数显恒温水浴锅,HH-4型,常州国华电器厂;热重测试仪,STA449C型,德国耐驰公司;傅里叶红外光谱,FT2000型,美国尼高力公司;拉伸试验,XLD-1KN,承德试验机有限责任公司;漆膜冲击机,QCJ型,南京安铎贸易有限责任公司。
1.3 涂膜的制备
先将一定量的聚乙二醇在高温下脱水, 接着放入一定比例的T D I 和催化剂二月桂酸二丁基锡,降温搅拌,获得预聚体。接着按照顺序依次加入聚磷酸铵,三聚氰胺,消泡剂和偶联剂, 控制温度, 不断搅拌得到涂料将制得的涂料涂在光滑的塑料片上(150mm×6mm×3mm)。置于室温下2天,自然晾干成膜之后,在烘干箱中干燥成膜。配方见表1。
表1 涂料的基础配方
2 结果与讨论
2.1 NCO/OH比值对涂料阻燃性能的影响
由图1 可知, 涂料的氧指数随着NCO/OH比值的增大,呈先上升后缓慢下降的趋势。这是由于TDI和聚乙二醇可以形成互穿网络结构,使体系的稳定性增强。随着比例的增加,这种网络结构就越大;但是当比例超过1.6:1时,体系的NCO基团过量,会与生成的聚氨酯发生副反应,破坏了互穿网络结构,导致了氧指数的下降。
2.2 正交设计实验
表2 水平因素表
2.3 正交实验结果
如表3 , 通过正交实验的极差分析,涂膜平均氧指数的较优水平按因素的主次顺序分别为:B>A>D>E>C。得出佳工艺参数为:A3B3C2D2E1,即聚磷酸铵含量为12%,三聚氰胺含量为5%,偶联剂含量为2%,反应温度为80℃,反应时间为40min。
表3 正交实验表
2.4 红外光谱分析