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水性聚氨酯膨胀型阻燃涂料的阻燃机理

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2020/10/28 浏览次数：

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水性聚氨酯膨胀型阻燃涂料的机理是涂膜遇火时，由于组分间的相互协同作用，涂层膨胀发泡形成泡沫层，起到覆盖作用。此外，涂层膨胀形成泡沫隔热层的过程是吸热反应，并且释放大量的不燃性气体，有吸热效应和稀释效应。膨胀型阻燃涂料中阻燃剂的成分有碳化催化剂（酸源）、碳化剂（碳源）、发泡剂（发泡源）等。碳化催化剂有磷酸三聚氰胺、聚磷酸酯、无卤双磷酸酯等。成碳剂通常是一些含高碳的多羟基化合物，如季戊四醇、二季戊四醇、淀粉、糊精等。发泡剂主要为磷氮系化合物和三聚氰胺以及其改性物。目前国内的阻燃涂料一般使用三聚氰胺作发泡剂。下面以 APP（聚磷酸铵） -MEL（三聚氰胺） -PER（季戊四醇）膨胀阻燃体系为例，详细说明其阻燃机理。

(1）碳化催化剂（聚磷酸铵）受热分解生成聚磷酸并释放出气体，同时将碳化剂脱水碳化成碳架结构。聚磷酸铵分解吸热，从而降低周围的温度（吸热效应）；释放出的不可燃气体冲淡空气和可燃性气体（稀释效应）；分解过程中产生可捕获自由基的物质（如 PO·），从而切断自由基链锁反应（抑制效应）；使高聚物产生脱水反应生成碳和水，而不产生可燃性气体（转移效应）。

(2）碳化剂（季戊四醇）在酸的催化下脱水分解成碳，在发泡剂作用下形成多微孔的泡沫碳化层（覆盖效应）；生成的水气化吸热也起到阻燃作用（吸热效应、稀释效应）。

(3）水性聚氨酯树脂受热熔融并在发泡剂（三聚氰胺）的作用下膨胀发泡，同时进一步形成碳化层，三聚氰胺放出的氨气将碳质层吹起，形成膨胀多微孔泡沫层（覆盖效应）；另外涂层在膨胀发泡时，发生吸热反应，消耗大量的热量，降低了体系的温度（吸热效应）；生成大量不燃性气体（稀释效应）。

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