Intumescent fire-retardant coating compositions containing amide-polyphosphates

季戊四醇醚化氨基树脂为基材的膨胀型防火清漆马志领;李晓英;丁春月【摘要】采用季戊四醇代替部分正丁醇做醚化剂制得氨基树脂,与酸式磷酸酯树脂固化剂(PRA)复配,制得一种双组分水性膨胀型防火清漆.采用大板燃烧法和热分析法考察了漆膜的阻燃性能和阻燃机理.分析结果表明:适量的引入季戊四醇可使漆膜的膨胀度和剩炭率提高,炭层的致密度和高温抗氧化性得到改善,且热降解产物燃烧放热量减少,从而提高了漆膜阻挡火焰侵蚀底材的能力.季戊四醇的引入也提高了氨基树脂储存稳定性,但不利于漆膜的耐水性.%A two-pack intumescent fire retardant varnish was composed of the phosphate resin acid (PRA) and melamine urea formaldehyde resin (MUF) in which n-butyl alcohol that was used as etherif-ying agent was replaced by pentaerythritol partly.The flame retardancy and flame retardant mechanism of painted film were investigated from big panel method and thermal analysis.The results showed that the char yield and dilatation of painted film were enhanced; compactness and high temperature anti-oxidation of char layer were improved; and the combustion heats of the thermodegradation products were decreased.It showed that the introduction of an appropriate amount of pentaerythritol were advantage for flame retardancy of paintedfilm.Meanwhile, the introduction of pentaerythritol improved the storability of MUF, but it was disadvantageous for the water.【期刊名称】《河北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(033)001【总页数】6页(P29-34)【关键词】膨胀型防火清漆;季戊四醇醚化氨基树脂;酸式磷酸酯树脂;阻燃机理;耐水性;稳定性【作者】马志领;李晓英;丁春月【作者单位】河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002;河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002;河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002【正文语种】中文【中图分类】O622.3随着人们生活水平的不断提高，高档木质产品已成为现代室内装饰的最佳选择.然而，木质产品的易燃性也给人们的生活带来了很大的困扰.因此，如何既保证木质产品原貌，同时又降低其可燃性成为现在科学研究的重点.透明防火涂料是集装饰性和防火性于一体的功能性涂料，不仅能够保持基材原有纹理和色泽，又能提高材料的耐火能力［1］.所以开发和研究透明防火涂料具有十分重要的意义.膨胀型防火涂料主要由构成膨胀型阻燃体系的酸源、碳源和气源组成，3要素以适当比例协同作用，在高温下形成体积比原来大几十甚至几百倍的泡沫状炭化层，起到阻燃防火的作用［2］.因此，如何获得优质的炭化层成为研究的重点.膨胀型水性防火清漆多采用具有阻燃功能的含磷固化剂与氨基树脂复配而成［3－4］.目前市场上常见的有甲醚化和丁醚化的氨基树脂［5］.稳定的水溶性甲醚化氨基树脂多为高醚化度树脂，室温下自身难以固化，因此它不适于室温固化的膨胀型水性透明防火清漆.中等醚化度的丁醚化氨基树脂中含有大量的羟甲基和少量氨基，室温下即可与PRA发生酯化反应形成磷酸酯［6］，也可发生氨基树脂的自身缩聚反应，交联成膜，适于本研究.本课题组采用P2O5与正丁醇、季戊四醇和环氧树脂反应合成了酸式磷酸酯树脂固化剂，与氨基树脂进行复配，制得了室温自干水性膨胀型防火清漆，探讨了各组分含量对防火性、耐水性和柔韧性的影响规律［6－7］.实验结果表明：在该体系中季戊四醇和环氧树脂为碳源，P2O5为酸源，氨基树脂为气源；季戊四醇和环氧树脂的引入使得固化剂分子的交联度增大，优化了炭层质量，阻燃性能得到提高；但用量大于一定值后，会恶化固化剂的溶解性能和漆膜的柔韧性，因此，固化剂中碳源含量的提高受到限制，使得构成漆膜的阻燃体系欠缺碳源.为了提高漆膜碳源含量，本文参考以上研究成果，在氨基树脂中引入碳源——季戊四醇，用它代替部分正丁醇做醚化剂，探讨季戊四醇对漆膜性能的影响，为室温固化水性膨胀型防火清漆的制备提供应用基础.1 实验部分1.1 主要原料与仪器三聚氰胺（M）：工业级，济南泰星精细化工有限公司；正丁醇（BA）、季戊四醇（PT）、甲醛（F）、尿素（U）、碱式碳酸镁、邻苯二甲酸酐均为分析纯试剂；酸式磷酸酯树脂固化剂（PRA）按参考文献方法自制［6］；120mm×25mm×0.2mm马口铁板：河北省金达特种漆有限公司提供.QND－4涂－4杯（中国天津材料试验机厂），SL200系列接触角仪（美国科诺工业有限公司）；HCT－2差热分析天平（北京恒久差热分析仪器厂）.1.2 氨基树脂（MUF）的制备在装有温度计、回流管和搅拌棒的四颈烧瓶中，加入150mL甲醛溶液和0.17g碱式碳酸镁，待温度升到80℃左右，加入34g三聚氰胺和15g尿素，85℃恒温20min后加入0.2g邻苯二甲酸酐，而后按表1比例加入季戊四醇和正丁醇，85℃恒温醚化反应3h后，用氢氧化钠调pH至8，减压蒸馏出多余的水和正丁醇，测定其黏度和固含量后待用.表1 氨基树脂组成及稳定性Tab.1 Composition and stability of the amino resin黏度：室温下测量氨基树脂从涂－4杯孔内完全流出时所用的时间.MUF m （PT）／g m（BA）／g 固含量／% 黏度／s 储存时间／d 现象MUF1 0 126.4 53.4 27 12 浑浊，絮状悬浮物MUF2 11.58 101.3 52.2 42 150 浑浊MUF3 17.36 88.5 53.1 65 300 透明MUF4 23.15 67.7 52.7 84 300瓶底少量沉淀物1.3 漆膜的制备将PRA和氨基树脂按照固含量1.7∶1进行复配，在室温下充分搅拌至体系混合均匀，涂刷在五合板上，室温自干成膜.1.4 漆膜燃烧性能测试实验基材为20cm×20cm，厚度为（5±0.2）mm的一级五合板，表面平整光滑无拼缝和结疤，单面涂覆，湿涂覆比值为500g／m2，涂覆误差±2%.在温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的环境条件下调节至质量恒定后，模拟GB12441－2005《大板燃烧法》，将试件水平放置于实验架上，使涂有防火清漆的一面向下，试板背面垂直固定热电偶，热电偶和火焰保持同一直线，并覆盖2层20cm×20cm×0.2cm的石棉布，调节煤气和空气的比例使火焰温度为750℃左右，记录热电偶温度随时间的变化，绘制温度－时间曲线.燃烧结束后，切开剩炭的断面，用IXUS220HS Canon数码相机拍摄.1.5 热分析漆膜的热重（TG）和差热（DTA）分析数据用北京恒久公司生产的 HCT－2差热分析天平采集.样品PRA／MUF1，PRA／MUF2，PRA／MUF3和PRA／MUF4的质量分别为6.5，6.5，6.6mg和6.5mg，在空气流速30mL／min的条件下，以10℃／min的升温速率，从30℃升至800℃.1.6 漆膜的耐水性测试按GB1727－1992的规定在马口铁板上制备漆膜.按GB1T1733－1993浸水实验法进行耐水性实验.每隔15min取出试板，观察是否有失光、变色、起泡、起皱、脱落、生锈等现象.2 结果与讨论2.1 大板燃烧法测试图1为大板燃烧法测试漆膜的温度－时间变化曲线，样品的升温速率越慢，表明其防火性能越好.由图1可见，400s内各样品的升温速率区别较小；400s后季戊四醇醚化氨基树脂样品的升温速率明显减慢，且以PRA／MUF3的升温速率最慢.从图2所示剩炭的断面照片中可直观的观察到，PRA／MUF1形成的泡沫炭层致密但孔径明显大于其他样品；PRA／MUF2和PRA／MUF4形成的炭化层较PRA ／MUF3疏松且可明显看出底材；PRA／MUF3形成封闭且致密的蜂窝状炭化层，由此可见PRA／MUF3阻燃效果最佳.由表1和表2可知，随着季戊四醇的加入，炭层的膨胀高度逐渐增大.虽然PRA／MUF4膨胀度最高，但阻燃性能却不是最好.为了探求其阻燃原理进一步进行了热分析.图1 大板燃烧法实验的温度－时间曲线Fig.1 Temperature－time curve obtained from the simulating big panel method图2 大板燃烧法实验剩炭断面的照片Fig.2 Photos of char section obtained from the simulating big panel method2.2 热分析热分析技术是研究阻燃材料热降解行为的一种有效方法.由图3，4可知，漆膜的热分解分为2个连续阶段：第1阶段200～420℃，是漆膜的主要热分解阶段，质量损失达到50%左右；由于降解产物的燃烧，在此范围内形成一个明显的放热峰，普遍认为阻燃体系的膨胀过程发生在此阶段［7］.第2阶段420℃以上为剩炭的氧化降解过程.由表2和图3可明显看出，400℃以内各样品剩炭率相差不大，450～550℃内PRA／MUF1和PRA／MUF3具有较高的剩炭率；550℃后PRA／MUF3剩炭率明显高于其他样品，但PRA／MUF1剩炭率却迅速降至最低；650℃后PRA／MUF2失重也明显加快.可见季戊四醇的引入，有利于高温区剩炭率的提高，即炭层的耐热性能增强，这对防火涂料的阻燃性能具有重要的意义，与本课题组对固化剂组分含量影响漆膜性能的研究所得结论是一致的［6］.表2 漆膜的剩炭高度和剩炭率Tab.2 Height and rate of char yield of painted films样品剩炭高度／mm剩炭率／%350℃ 400℃ 450℃ 500℃ 550℃ 600℃ 650℃ 700℃ 750℃PRA／MUF1 9.4 62.3 53.6 47.2 44.9 43.8 40.6 36.431.824.8 PRA／MUF2 13.7 62.4 52.5 44.3 40.8 40.4 39.9 38.7 36.4 31.5 PRA ／MUF3 15.8 64.8 55.7 47.0 43.2 42.8 42.5 41.7 40.3 37.0 PRA／MUF4 17.1 63.8 54.3 44.5 39.5 38.8 38.5 37.9 37.0 35.1从图4所示的DTA曲线可看出，样品PRA／MUF1的放热量明显大于其他各样品，说明季戊四醇代替正丁醇使得漆膜热降解生成的可燃物减少，这对于炭层在受热过程中保持较低的温度，提高对底材的保护能力具有重要的意义.但PRA／MUF4比PRA／MUF3放热量高，说明过量的季戊四醇不利于使底材保持在较低的温度.2.3 阻燃机理探讨对氨基树脂来说，其交联度越大，黏度越大.从表1中可知，在固含量相近的条件下，各样品的黏度随季戊四醇含量的增加逐渐增大，说明氨基树脂的交联度与季戊四醇的用量成正比.MUF1为丁醇醚化的氨基树脂，交联度低，PRA／MUF1漆膜在受热后形成的熔体黏度低，易被降解时所生成的气体吹起，形成大气泡.由于骨架支撑成分较少，气泡易被吹破而回缩，形成的泡沫炭层虽较致密，但孔径较大、剩炭膨胀度较低，这使得火源与基材之间的有效隔热距离较小，剩炭隔热效果较差；同时由于降解产物燃烧放热量大（图4），在大板法测试中升温速率快，对底材的保护能力差.随季戊四醇量增大，MUF的交联度增大，骨架支撑成分增多，漆膜受热后熔体黏度增大.熔体黏度越大，降解生成的气体吹起的气泡越小，泡壁越厚，易形成高膨胀度、小孔径的蜂窝状炭化层.PRA／MUF2的剩炭与PRA／MUF1的剩炭相比孔径较小，泡壁相对较厚；但由于其熔体黏度仍偏低，受热后膨起的泡沫炭层仍较薄，可被产生的气体吹破而形成敞开式的蜂窝状炭化层，故而形成的炭化层较疏松.而MUF4中季戊四醇含量过高，交联度过大，PRA／MUF4漆膜受热后熔体的黏度虽大但韧性较差，易被气体吹裂，使火焰直接穿透炭层燃烧至底材，从图2照片中可明显看到PRA／MUF4的底材被烧裂，虽其炭层的膨胀度高达17.1mm，但隔热效果和对底材的保护能力欠佳.PRA／MUF3则形成封闭且致密的蜂窝状炭化层，对底材的保护能力最好.综上所述，适量的引入季戊四醇，剩炭率得到提高，炭层的膨胀度、致密性和耐高温性均增强，从而具有良好的对底材的保护能力.2.4 树脂的储存稳定性和漆膜的耐水性能丁醇醚化氨基树脂水溶性较差，中等醚化度的氨基树脂中因含有羟甲基和氨基，可发生氨基树脂的自身缩聚反应，因此MUF1很不稳定，12d即出现了浑浊现象.引入季戊四醇后，一方面树脂的交联度增大；另一方面季戊四醇上未参加醚化反应的游离羟基，增加了氨基树脂的水溶性，所以MUF2、MUF3和MUF4的储存稳定性明显提高.耐水性是漆膜的另一个重要基本性质.本文参照G／BT1733－1993浸水实验法和接触角对漆膜的耐水性进行了测试.测试结果如表3所示.从测试结果中可明显看出，样品PRA／MUF1的接触角和耐水时间都明显高于其他样品.这是因为丁醇醚化氨基树脂为疏水性树脂，与PRA复配后形成的漆膜耐水性能较好.由季戊四醇和正丁醇共同醚化的氨基树脂亲水基团增多，室温下与PRA复配，这些基团不能完全发生固化反应，使得漆膜中含有大量剩余亲水基团，导致样品的耐水性能恶化.因此，如何平衡各性能，还有待进一步的研究.表3 漆膜的耐水性能Tab.3 Water resistance of the painted films漆膜接触角／（°）耐水性时间／h 现象PRA／MUF1 80.98 10生锈PRA／MUF2 67.62 0.5 起泡PRA／MUF3 59.84 0.5 起泡PRA／MUF4 52.75 0.5起泡3 结论1）引入季戊四醇醚化氨基树脂，制得的阻燃清漆，大板燃烧法测试时形成的炭层膨胀度和致密性增强，提高了阻挡火焰侵蚀底材的能力，底材升温速率明显降低. 2）热分析结果表明适量季戊四醇的引入可使高温区的剩炭率提高，炭层的耐热性增强.3）季戊四醇代替部分正丁醇醚化氨基树脂，使树脂的交联度增大，亲水性增强，储存稳定性提高，但漆膜耐水性恶化.参考文献：［1］李锡凯，王玉华，李阳.L－1型透明防火涂料的研制［J］.当代化工，2001，30（3）：143－144.LI Xikai，WANG Yuhua，LI Yang.The development of L－1transparent fireproof paint［J］.Contemporary Chemical Industry，2001，30（3）：143－144.［2］宋康，郭文静.膨胀型防火涂料的研究［J］.广东化工，2003（4）：34－36. SONG Kang，GUO Wenjing.Study of intumescent fire retardant coating ［J］.Guangdong Chemical Industry，2003（4）：34－36.［3］若月贞夫，小粽二郎，左川敏男.发泡防火涂料组成物：日本，昭61－38745［P］.1986－08－30.WAKATSUKI SADAO，OGURA JIRO，MATSUGA YOSHIAKI.Foaming fire proofing coating composition：JP，61－38745［P］.1986－08－30.［4］肖新颜，涂伟萍，杨卓如，等.膨胀型防火涂料的阻燃机理研究［J］.华南理工大学学报：自然科学版，1998，26（12）：77－81.XIAO Xinyan，TU Weiping，YANG Zhuoru，et al.Study on fire resistant mechanisms of intumescent coatings［J］.Journal of South China University of Technology：Natural Science，1998，26（12）：77－81. ［5］李桂林，廖晓程.氨基树脂及其专用涂料［J］.热固性树脂.2000，15（3）：35－40.LI Guilin，LIAO Xiaocheng.Amino resin and its special coating［J］.Thermosetting Resin，2000，15（3）：35－40.［6］马志领，王姜姜，马鑫.室温固化膨胀型水性防火清漆的制备及性能［J］.河北大学学报：自然科学版，2012，32（1）：52－57.MA Zhiling，WANG Jiangjiang，MA Xin.Water resistance of water borne intumescent fire retardant varnish cured at ambient temperature［J］.Journal of Hebei University：Natural Science Edition，2012，32（1）：52－57.［7］MA Zhiling，WANG Jiangjiang，CHEN Shu，et al.Synthesis and characterization of water borne intumescent fire retardant varnish basedon phosphate resin acid cold cured amino resin［J］.Progress in Organic Coatings，2012（74）：608－614.。

表面技术第53卷第4期原位生长的CNTs@MoS2杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能王晓明1，朱耿增1，金义杰2，贾丹2*，段海涛2，詹胜鹏2，杨田2，凃杰松2，章武林2，马利欣2（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南 250003；2.武汉材料保护研究所特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室，武汉 430030）摘要：目的设计并研制一种耐火和隔热性能突出的水性膨胀型防火涂料。

方法以碳纳米管（CNTs）、四水合钼酸铵、十六烷基溴化铵（CTAB）、硫脲为原料，通过简单的一步水热法原位生长出一种新型的CNTs@MoS2杂化物，并采用FT-IR、XRD、拉曼光谱、SEM等手段对复合杂化物进行表征。

再将CNTs@MoS2杂化物作为增效剂分散在水性膨胀型防火涂料（CNTs@MoS2/WES）中，通过大板实验和涂层、炭焦层表面分析评价了涂层的耐火和隔热性能。

结果与WES（膨胀倍率为3.90）、CNTs /WES涂层（膨胀倍率为6.04）、MoS2/WES涂层（膨胀倍率为 4.59）相比，CNTs@MoS2/WES涂层具有最高的膨胀倍率（8.88）。

CNTs@MoS2/WES涂层所涂覆的钢板在燃烧40 min后背面温度最低（133.3 ℃），这充分表明该涂层具有优异的隔热性能。

结论制备的CNTs@MoS2杂化物表现出稳定的网络交织结构，有效提高了它在涂料中的分散性能。

此外，CNTs@MoS2/WES涂层优异的耐火和隔热性能主要归因于：1）CNTs@MoS2/WES涂层及其炭焦层具有更致密和完整的表面，阻隔了热量的传递；2）CNTs的添加增强了炭焦层的致密性，抑制了膨胀过程中产生的气体泄漏，提升了涂层膨胀倍率；3）MoS2提高了膨胀层强度且促进了炭焦层的形成，减少了裂纹和孔隙的产生。

关键词：碳纳米管（CNTs）；二硫化钼（MoS2）；协同效应；耐火性能；阻燃机理中图分类号：TQ328.3 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)04-0200-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.04.019Fire Resistance and Thermal Insulation of in Situ-grown CNTs@MoS2Hybrids Enhanced Waterborne Intumescent Flame-retardant Coatings WANG Xiaoming1, ZHU Gengzeng1, JIN Yijie2, JIA Dan2*, DUAN Haitao2,ZHAN Shengpeng2, YANG Tian2, TU Jiesong2, ZHANG Wulin2, MA Lixin2(1. State Grid Shandong Electric Power Research Institute, Jinan 250003, China; 2. State Key Laboratory of Special SurfaceProtection Materials and Application Technology, Wuhan Research Institute of Materials Protection, Wuhan 430030, China)收稿日期：2023-02-25；修订日期：2023-08-24Received：2023-02-25；Revised：2023-08-24基金项目：国家电网公司总部科技项目（5500-202216111A-1-1-ZN）Fund：State Grid Corporation Headquarters Science and Technology Program (5500-202216111A-1-1-ZN)引文格式：王晓明, 朱耿增, 金义杰, 等. 原位生长的CNTs@MoS2杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能[J]. 表面技术, 2024, 53(4): 200-210.WANG Xiaoming, ZHU Gengzeng, JIN Yijie, et al. Fire Resistance and Thermal Insulation of in Situ-grown CNTs@MoS2 Hybrids Enhanced Waterborne Intumescent Flame-retardant Coatings[J]. Surface Technology, 2024, 53(4): 200-210.*通信作者（Corresponding author）第53卷第4期王晓明，等：原位生长的CNTs@MoS2杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能·201·ABSTRACT: Fire is one of the most significant issues affecting the durability of steel constructions, which not only limits their application in industrial engineering but also seriously threatens the safety of personnel present. The latest ecologically friendly and aesthetic flame-retardant technology is a intumescent flame-retardant coating made from a triple system composed of ammonium polyphosphate, pentaerythritol, and melamine (P-C-N). However, its fire resistance and protective capacity are still insufficient.To address this problem, a waterborne intumescent flame-retardant coating with outstanding fire resistance and thermal insulation properties was designed and developed. The carbon nanotubes (CNTs), hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTAB), and thiourea were used as basic materials to synthesize novel CNTs@MoS2 hybrids through a straightforward one-step hydrothermal method. The composite hybrids were characterized using FT-IR, XRD, Raman spectroscopy and SEM techniques.FT-IR spectra showed that the CNTs were compounded with MoS2, and the absorption peaks of both CNTs and MoS2 were observed on the curves of the CNTs@MoS2 hybrids. XRD spectra confirmed the diffraction peaks at 2θ=14.2°, 25.8°, 32.5°,37.4° and 57.2° for the CNTs@MoS2 hybrids, respectively. The Raman spectrum showed a higher I D/I G= 0.63 of CNTs@MoS2samples than that of CNTs (I D/I G=0.52) since the partial filling of the CNTs surface with MoS2 matrix. It was found that the hybrid of CNTs@MoS2 was composed of CNTs nanowires and molybdenum disulfide microspheres. Afterward, the synergist CNTs@MoS2 hybrid was dispersed in waterborne intumescent fireproofing coatings (CNTs@MoS2/WES), and their fire resistance and thermal insulation properties were evaluated by large-plate experiments and surface analyses of the coating and charred layers. SEM images showed that there were obvious cracks and pores on the WES, CNTs/WES and MoS2/WES coating surfaces. However, CNTs@MoS2/WES coatings displayed a smooth and dense surface, which could improve the barrier effect of the coatings. In general, the difficulty of heat transfer from the air to the substrate rose with the thickness of the expansion layer. It was confirmed that the expansion ratio of CNTs@MoS2/WES, CNTs/WES and MoS2/WES coatings were 8.88 times,6.04 times and 4.59 times, respectively, which was much higher than that of the WES coating (3.90 times), which indicated thatCNTs@MoS2 hybrids preferably promoted the fire resistance of the WES coating. In addition, CNTs@MoS2/WES coatings exhibited the lowest backside temperature (133.3 ℃) after 40 min of combustion, which confirmed their better thermal insulation properties. The morphology of the char layer of the coating was observed using the SEM technique. Results displayed that the char layer of CNTs@MoS2/WES coatings presented a more complete carbon coke layer with uniform and stable expansion structures and smaller pores, which effectively inhibited the transfer of external heat and oxygen to the steel surface.In brief, the prepared CNTs@MoS2 hybrids display a stable network hybridization structure, which effectively improves their dispersion performance in coatings. In addition, the excellent fire and thermal insulation properties of CNTs@MoS2/WES coatings are mainly attributed to 1) denser and more complete surfaces of coatings and their char layers; 2) dilution of heat and oxygen by carbon dioxide released during combustion; and 3) reduction of cracks and porosity via catalytic carbonation of MoS2.KEY WORDS: carbon nanotubes (CNTs); molybdenum disulfide (MoS2); synergistic effect; fire resistance; flame-retardant mechanism钢结构因其强度高、抵抗变形能力强、可重复使用等优点而逐渐成为工业、工程的重要组成部分[1-3]。

收稿日期:1999203229作者简介:王国建(1953～),男,浙江人,同济大学教授,主要从事高分子材料合成与改性及化学建材等方面的研究. 文章编号:100729629(1999)0320245204乳液型膨胀防火涂料的研究(Ⅲ)———影响涂料防火性能的其他因素王国建,　张小翠,　汪新民(同济大学材料科学与工程学院,上海200092)摘要:研究了填料、抑烟剂、涂覆量对涂料防火性能的影响.结果表明:氧化锌、氧化铝等无机填料不仅能提高发泡层强度,而且能有效地抑制燃烧过程中产生的烟雾.当涂层涂覆量为500g/m 2时其防火效果最好.关键词:防火涂料;乳液;膨胀;填料;抑烟剂;涂覆量中图分类号:TQ 637.8 文献标识码:A 在文献[1],[2]中,笔者已经讨论到防火涂料的防火功能主要是通过涂料中的成膜基料与防火助剂的协同作用来实现的.与其他类型的涂料相同,防火涂料也是一种多组分化工产品,因此除了上述主要因素外,涂料中的其他一些组分也会在一定程度上影响涂料的防火性能,有时这些影响甚至是很大的,处理不好,可能会使涂料达不到应有的防火效果.本文重点讨论填料、抑烟剂对乳液型膨胀防火涂料防火性能的影响,并探讨施工时涂料用量与涂层防火能力的关系.1　实验部分1.1　原材料氯偏乳液:工业级,固体质量分数为42%,南通树酯有限公司;聚磷酸铵:工业级,上海丰昌有限公司阻燃材料厂;季戊四醇:工业级,上海丰昌有限公司阻燃材料厂;三聚氰胺:化学纯,上海试剂一厂;钛白粉:R 2930,工业级,法国进口;重质碳酸钙:工业级,上海石粉厂;滑石粉:工业级,上海石粉厂;氧化铝:工业级,上海新华阻燃材料厂;氧化锌:工业级,上海京华化工厂;氢氧化铝:工业级,上海新华阻燃材料厂;氧化锑:化学纯,德国进口;硼酸锌:化学纯,德国进口.1.2　涂料制备方法涂料制备方法参见文献[1].1.3　性能测试[3]涂料样板制备的方法、条件参照G B/12441—90《饰面型防火涂料通用技术条件》进行.其防火性能测试参见文献[1].2　结果与讨论2.1　填料对发泡层防火性能的影响由文献[1],[2]可知,以氯偏乳液为树脂基料、聚磷酸铵为脱水成炭催化剂、季戊四醇为炭化剂、三聚氰胺为发泡剂的防火涂料,遇高温火焰时会膨胀发泡,发泡层高度达20mm 左右,可有效地隔绝热源向可燃性基材传热,从而达到防火的目的.按照膨胀型防火涂料的防火原理,涂层的发泡率越高,泡孔结构越均匀致密,防火效果越好.但是,在实际应用中发现,涂料光有高的发泡层和均匀致密的泡孔结构是不够的.氯偏乳液防火涂料在遇热形成发泡层后,往往由于发泡层结构疏第2卷第3期1999年9月建　筑　材　料　学　报JOURNAL OF BU ILDIN G MA TERIAL S Vol.2,No.3Sep.,1999松,强度较低,不能承受燃烧时基材的震动及所释放出的气体的冲刷而开裂脱落,因而实际上起不到防火的效果.因此,在防火涂料配方设计时,必须将增加涂层的发泡效率和提高发泡层强度结合起来考虑.一般来说,在膨胀型防火涂料中不需加入无机填料,因过多的填料会影响涂层的防火效果.但加入填料又是增加发泡层强度简单而有效的方法[4].为此,笔者选择了重质碳酸钙、滑石粉、氧化锌、氧化铝这4种常用的防火填料进行燃烧试验.试验发现,上述几种防火填料对以氯偏乳液为树脂基料、聚磷酸铵为脱水成炭催化剂、季戊四醇为炭化剂、三聚氰胺为发泡剂的防火涂料来说并不都是有效的.表1为用煤气灯燃烧法对加有不同防火填料的涂层进行试验所得出的结果.表1　不同防火填料对涂料发泡层强度的影响T able1　Influence of f ire resistant f illers on the strength of intumescent layer of coating(combustion by gas lamp)Fire resistant filler(10%1))Applicationrate/(g・m-2)Time for thescorch appearingon the back side/sIntumescentheight/mmState of the intumescent layer0.5h 1.0h 1.5hGround calcium carbonate 4854056Many thickcracksCracks andpeel offCracks andpeel offTalcum powder49567510FewcrackleMany thickcracksCracks andpeel offZ inc oxide49281011No crackleFewcrackleFewcrackleAluminium oxide 48575012No crackleFewcrackleFewcrackleControl48594518FewcrackleMany thickcracksCracks andpeel off 1)In mass.从表1的结果可以看出,4种防火填料对涂层发泡膨胀率和发泡层强度的影响差别较大,其中,重质碳酸钙的加入反而严重抑制了涂层的发泡程度,使其膨胀隔热性大幅度下降,且发泡层的强度也很差.将重质碳酸钙与聚磷酸铵混合共热至200℃,发现形成很硬的黄色颗粒状物,这可能是重质碳酸钙与聚磷酸铵在高温下发生了某种化学反应所致.结构被破坏了的聚磷酸铵也就起不到脱水成碳的作用.滑石粉对发泡层的强度没有改进,而且使涂层的膨胀隔热性有所下降,因此也不宜采用.氧化锌和氧化铝的加入虽使涂层的早期膨胀隔热性有所下降,但发泡层的强度却有明显的改观.涂层在煤气灯上灼烧1.5h后,发泡层尽管疏松,但且保持完整、不脱落,仅表面上有几条细微的裂纹.2.2　抑烟剂对涂层燃烧性能的影响以氯偏乳液为树脂基料的防火涂料虽然有较好的防火性能,但在燃烧过程中会产生大量黑色烟雾,并伴有强烈的氯化氢刺激性气味.这是由树脂分子结构特点所引起的.氯偏乳液的主要化学成分是氯乙烯2偏二氯乙烯共聚物,这种共聚物在燃烧过程中会脱除氯化氢而生成不饱和烃,该氯化氢分子反过来又对高分子链起降解催化作用,使高分子链快速断裂,形成稠环芳香族化合物,最后变为燃烧不完全的细小炭粒,以黑色烟雾的形式散发到空气中.黑色烟雾会使人们在火灾事故中难以辨认方位、路径从而造成救援和脱离火场的困难,大量的氯化氢气体则对人体有窒息毒害作用.烟雾窒息是引起火灾现场人员伤亡的主要原因,其后果比火灾本身远远大得多.所以,减少涂层燃烧时的烟雾和有毒气体是人们对防火涂料提出的一个基本要求.对涂层燃烧过程中发烟量的估计目前尚缺少有效的评价方法.因此对抑烟剂的研究也只能采642 建　筑　材　料　学　报第2卷　用肉眼观察的方法.许多金属氧化物、氢氧化物和盐具有消烟作用[4].选取氧化锌、氧化铝、氧化锑、氢氧化铝等作为抑烟剂(用量为涂料总量的5%(质量分数,下同))进行试验,试验结果如表2所示.表2　抑烟剂对涂层燃烧性能的影响T able 2　Influence of smoke inhibitor on the combustion properties of coatingSmoke inhibitorState of intumescent layer (1.0h )State of the smoke Time for the scorch appearing on the back side/s Z inc oxideNo crackle Little grey smoke ,little irritative odor 790Aluminium oxideNo crackle Little grey smoke ,little irritative odor 740Antimony oxideFew crackle Many black smoke ,intense irritative odor 740Aluminium hydroxideMany thick cracks Little grey smoke ,little irritative odor 320Control Many thick cracks Many black smoke ,intense irritative odor 945 Note :When zinc borate is used as smoke inhibitor ,the emulsion breaks and agglutinates. 试验发现,硼酸锌加入涂料中会使氯偏乳液很快破乳而絮凝,因此不能使用.氧化锑对燃烧过程中产生的烟雾无明显的抑制作用.氢氧化铝的加入使发泡层的强度下降,发泡层在燃烧初期就大量开裂,故火焰穿透裂缝而直接作用在基材上,因此起不到防火的效果.氧化锌和氧化铝的加入能有效地抑制涂层在燃烧过程中产生的烟雾,并吸收燃烧中释放出的氯化氢气体,使刺激气味大大减轻.从上一节的讨论中已经知道,氧化锌和氧化铝对提高发泡层强度也有明显作用,因此它们均为较理想的防火涂料添加剂.用量以占涂料总量的5%～10%为宜.2.3　涂层涂覆量与涂料防火性能关系防火涂料的施工厚度较大,一般为2～5mm.通常人们认为增加涂层厚度有利于提高涂层的防火能力,但是试验结果表明,这种关系只是在一定涂料用量范围内才是正确的.笔者以氯偏乳液为树脂基料,聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺为防火助剂,考察了涂覆量与发泡高度、质量损失和炭化体积这些防火性能指标之间的关系.结果如图1、图2所示.图1　涂层涂覆量与发泡层高度、质量损失的关系Fig.1　Relations of application rate of the coating andintumescent height or mass loss 图2　涂层涂覆量与炭化体积的关系Fig.2　Relations of application rate of the coating and carbonifying volume 由图1,2可以看出,涂层的发泡高度确实随涂覆量的增加而增大,但发泡高度、质量损失和炭化体积这些防火指标并不与涂覆量成线性关系.这表明,过高的涂覆量对涂层的防火性能并无更大的贡献.将涂覆量为900g/m 2的涂层燃烧15min 后剖开,观察其断面,发现靠近基材处的涂层发泡率远远低于面层,这是由于涂层燃烧后,外层直接受热发生化学反应并膨胀形成发泡层,而涂层内部受膨胀发泡层的隔热保护作用,不能彻底发生反应,脱水和气体释放量减少,所以膨胀受到抑制.由此可见,防火涂料施工时,并不是涂覆量越大越好.对氯偏乳液防火涂料来说,涂覆量为500g/m 2时效果最好.742　第3期王国建等:乳液型膨胀防火涂料的研究(Ⅲ)———影响涂料防火性能的其他因素 842 建　筑　材　料　学　报第2卷　3　结论1.在氯偏乳液膨胀型防火涂料中加入适量的氧化锌、氧化铝等无机防火填料,不会显著降低涂层的发泡率,却能有效提高发泡层的强度,提高实际防火能力.氧化锌和氧化铝同时还能有效地抑制燃烧过程中产生的烟雾,具有良好的吸收氯化氢的作用.综合上述情况,氧化锌或氧化铝的用量以占涂料总量的5%～10%为宜.2.在防火涂料施工时,涂层的防火能力在一定涂覆量范围内随涂覆量的增加而提高.过厚的涂层对防火能力并无更大的贡献.对氯偏乳液膨胀型防火涂料而言,涂覆量为500g/m2时防火效果最好.参考文献[1]　王国建,张小翠,汪新民.乳液型膨胀防火涂料的研究(Ⅰ)———树脂基料对防火涂料性能的影响[J].建筑材料学报,1999,2(1):57～63.[2]　王国建,张小翠,汪新民.乳液型膨胀防火涂料的研究(Ⅱ)———防火助剂对涂料防火性能的影响[J].建筑材料学报,1999,2(2):142～146.[3]　邹如根.我国现行防火涂料标准及检测方法[J].化学建材,1998,(3):22.[4]　战凤昌,李悦良.专用涂料[M].北京:化学工业出版社,1988.290～322.Study on Emulsion2type Intumescent Fire2retardant Coatings(Ⅲ)———Other Influence F actors on the Fire2retardantProperties of the CoatingsW A N G Guo2jian,　ZHA N G Xiao2cui,　W A N G Xi n2m i n(School of Materials Science and Engineering,Tongji University,Shanghai200092,China)Abstract:Influence of the filler,smoke inhibitor and application rate of the coating on the fire2retar2 dant properties of the coatings were studied.The results showed that the inorganic fillers,such as zinc oxide and aluminium oxide,not only can increase the strength of intumescent layer,but also have good smoke inhibit effect.When the application rate of the coating is500g/m2,the fire2retardant effect of the coating is the best.K ey w ords:fire2retardant coating;emulsion;intumescence;filler;smoke inhibitor;application rate。

油漆阻燃 sgs 英文版英文回答：What is Fire Retardant Paint?Fire retardant paint is a type of paint that is specially formulated to resist ignition and slow the spread of fire. It is commonly used in commercial and industrial settings, as well as in some residential applications, to improve fire safety.How Does Fire Retardant Paint Work?Fire retardant paint contains chemicals that react to heat and release gases that help to cool the surface of the material and prevent the spread of flames. These chemicals can be either intumescent, which means they expand when heated, or non-intumescent, which do not expand.Intumescent Fire Retardant Paint.Intumescent fire retardant paint is the most common type of fire retardant paint. When heated, the chemicals in this paint expand and create a protective layer of foam on the surface of the material. This foam insulates the surface and prevents the spread of flames.Non-Intumescent Fire Retardant Paint.Non-intumescent fire retardant paint does not expand when heated. Instead, the chemicals in this paint release gases that help to cool the surface of the material and prevent the spread of flames.Benefits of Fire Retardant Paint.Fire retardant paint can provide a number of benefits, including:Slows the spread of fire.Reduces smoke and toxic gas emissions.Protects property and equipment.Helps to ensure life safety.Applications of Fire Retardant Paint.Fire retardant paint is used in a variety of applications, including:Commercial buildings.Industrial facilities.Residential buildings.Schools.Hospitals.Theaters.Museums.SGS Fire Retardant Paint Testing.SGS is a global leader in fire testing andcertification services. We offer a comprehensive range of fire retardant paint testing services to help manufacturers ensure their products meet the required standards.Our fire retardant paint testing services include:Fire resistance testing.Smoke and toxic gas emissions testing.Durability testing.Quality control testing.SGS can help you ensure that your fire retardant paint products meet the highest standards for fire safety.中文回答：什么是阻燃涂料？阻燃涂料是一种经特殊配制的涂料，具有耐燃和减缓火势蔓延的特点。

季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐用作纸张阻燃剂的研究黄高能;尹标林;杨仁党;周晓明【摘要】采用浆内添加+表面施胶两步法添加阻燃剂季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐(MPP),分别以阳离子淀粉(CS)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)为增强剂和助留剂,研究了MPP用量对纸张物理性能和阻燃性能的影响.通过极限氧指数测试(LOI)、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等对纸张阻燃性能进行了表征.结果表明,添加3％CS、1％ CPAM、30％ MPP(绝干浆)的纸张,LOI从空白样的22.4％提高到33.3％;600℃时的成炭量由16.4％提高到43.5％;SEM显示在植物纤维表面生成更多更大的发泡炭层,表明MPP具有良好的纸张阻燃性能,可以大幅提高纸张的阻燃性能.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2017(036)001【总页数】5页(P15-19)【关键词】季戊四醇多聚磷酸酯三聚氰胺盐;极限氧指数;阻燃性能【作者】黄高能;尹标林;杨仁党;周晓明【作者单位】华南理工大学广东省绿色化学产品技术重点实验室,制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学广东省绿色化学产品技术重点实验室,制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学广东省绿色化学产品技术重点实验室,制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640;华南理工大学广东省绿色化学产品技术重点实验室,制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TS727纸及纸板一般是由植物纤维抄造而成,而植物纤维主要成分为纤维素、半纤维素和木素,是可燃的。

纸基材料经常成为火灾的引发物,随着人们对安全的日益重视,对纸及纸制品的阻燃性能要求也越来越高,因此对纸张的阻燃处理十分必要[1-3]。

纸张燃烧时的反应属自由基反应,是热解反应与氧化反应的结合。

阻燃剂可以阻碍纤维的热分解,抑制可燃性气体的生成,或者通过隔离热和空气及稀释可燃性气体来达到阻燃的目的[4]。

第51卷第4期2020年4月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.4Apr.2020滑石粉在膨胀型透明防火涂料中的协效阻燃和抑烟作用徐志胜，谢晓江，颜龙，周寰(中南大学防灾科学与安全技术研究所，湖南长沙，410075)摘要：为了提高透明防火涂料的阻燃和抑烟性能，将滑石粉(talc)与柔性磷酸酯(PPB)反应制备一系列新型磷酸酯接枝滑石粉阻燃剂(TPPBs)，再将其与甲醚化三聚氰胺甲醛树脂(MF)复配制备透明防火涂料，并对涂层的防火性能、热稳定性、生烟特性及炭层结构进行表征。

研究结果表明：滑石粉均匀分布在基材树脂中能使涂层保持较高的透明性，并有效增强防火涂料的热稳定性、阻燃和抑烟性能；PPB 与talc 以质量比95׃5复配所制备的涂层表现出最优异的阻燃和抑烟性能，其火焰传播比值和烟密度等级最低，分别为3.1和6.2%；滑石粉的加入能增强磷酸酯的交联反应，形成更多富含磷交联结构和芳香结构以提高涂层的热稳定性和成炭量，并生成更加致密和稳定的膨胀炭层，达到较好的协效阻燃和抑烟效果。

关键词：膨胀型透明防火涂料；滑石粉；阻燃性能；抑烟性能；协效作用中图分类号：X937文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）04-0912-10Synergistic effect of talc on flame retardancy and smoke suppression properties of transparent intumescent fire-retardantcoatingsXU Zhisheng,XIE Xiaojiang,YAN Long,ZHOU Huan(Institute of Disaster Prevention Science and Safety Technology,Central South University,Changsha 410075,China)Abstract:In order to improve the flame retardancy and smoke suppression properties of transparent intumescent fire-retardant coatings,a series of polyphosphate-modified talc(TPPBs)were synthesized by the reaction of flexible polyphosphate flame retardant(PPB)and different contents of talc.Then,the obtained TPPBs were mixed with melamine formaldehyde resin(MF)to prepare transparent intumescent fire-retardant coatings.The flame retardancy,thermal stability,smoke suppression properties and char structures of the coatings were intensively investigated.The results show that the uniform dispersion of talc can achieve a high level of transparency in the coatings,and greatly enhance the thermal stability,flame retardancy and smoke suppression properties of the coatings.When the mass ratio of PPB and talc is 95׃5,the obtained MTPPB3coating exhibits the best flameDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.04.006收稿日期：2019−09−26；修回日期：2019−12−14基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51676210，51906261)；湖南省自然科学基金资助项目(2018JJ3668)；中南大学研究生自由探索创新项目(506021714)(Projects(51676210,51906261)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2018JJ3668)supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province;Project (506021714)supported by the Graduate Research and Innovation Program of Central South University)通信作者：颜龙，博士，副教授，硕士生导师，从事防火阻燃研究；E-mail ：****************第4期徐志胜，等：滑石粉在膨胀型透明防火涂料中的协效阻燃和抑烟作用retardancy and smoke suppression properties among the samples,presenting the lowest flame spread rating of3.1 and smoke density rating of6.2%.The addition of talc can promote to form more phosphorus-rich crosslinking structures and aromatic structures in the condensed phase that produce a more compact and thermally stable char layer against the fire,thus exhibiting excellent synergistic flame-retardant and smoke suppression effects.Key words:transparent intumescent fire-retardant coatings;talc;flame retardancy;smoke suppression;synergistic effect膨胀型透明防火涂料因其具有优异的防火隔热性能以及良好的装饰性能被广泛用于古建筑、现代建筑、文物保护及高档家具等领域的防火保护[1−3]。

阻燃纺织品专业英语的术语汇总及汉译技巧摘要：随着时代进步和科技发展，阻燃纺织品逐渐大量应用于我们周围生活。

中国作为纺织大国，阻燃纺织品出口份额巨大，远售美国，澳洲和欧洲等国家和地区。

因此，有必要对阻燃纺织品专业英语进行详细探讨。

阻燃纺织品英语属于轻工与纺织专业用途英语。

本文对阻燃纺织品专业英语的术语进行了汇总，并且依据具体文献实例，简要介绍了该专业英语汉译技巧及策略。

以期对阻燃纺织品行业英语文献或书籍阅读，以及外贸订单和跨国交流提供一些参考。

关键词：阻燃；纺织品；术语汇总；汉译技巧中图分类号：H315.9文献标识码：A作者简介：程苗（1998-），女，山东潍坊人，硕士在读，主要从事翻译方向研究纺织品作为生活中不可或缺的材料，在室内家居、服装服饰和车辆内饰等行业得到了广泛应用。

然而，大多数的纺织品都比较易燃，是室内火灾的主要源头。

尤其近几年来，随着火安全理念的提出，许多行业对纺织品的阻燃性提出了明确要求[1]。

例如，中国高铁和C919大飞机，明确规定所使用的纺织品必须进行阻燃整理。

此外，中国制造的阻燃纺织品出口份额巨大，为了方便外贸订单和跨国交流，需要行业人员掌握阻燃纺织品专业英语术语及翻译技巧。

基于此，本文汇总了阻燃纺织品专业英语的相关术语，并且探究了该专业英语的汉译方法和技巧，这将为阻燃纺织品企业或高校科研人员的翻译工作提供有益参考。

一、阻燃纺织品专业术语汇总（一）阻燃专业术语阻燃专业术语主要设计阻燃性能和表征方法的描述。

由表1可知，flame retardancy译为阻燃性，是阻燃领域最具代表性的专业术语。

同时，flame retardant一般译为阻燃或者阻燃剂，并且flame-retardant表示形容词阻燃的。

另外，在阻燃纺织品表征方法方面，如vertical flammability test垂直燃烧测试、horizontal flammability test水平燃烧测试、limiting oxygen index极限氧指数、cone calorimetry test锥形量热测试都是常见的专业术语。

Combustion and thermal behaviors of the novel UV-cured intumescent flame retardant coatings containing phosphorus and nitrogen （WeiYi Xing）磷酸三（丙烯酰氧基乙基）酯（TAEP）与不同比例的异氰脲酸三缩水甘油酯丙烯酸酯（TGICA）共混以获得一系列可UV固化的膨胀型阻燃树脂。

在TAEP 和TGICA之间发现明显的协同效应。

在所有树脂中，样品TAEP2具有最高的LOI（44）值。

锥形量热计结果显示样品TAEP2具有最低的峰值放热速率（297KW / M2）。

通过（TGA）和实时傅里叶变换红外光谱（RT-FTIR）监测热降解。

建议降解机理，其中TAEP中的磷酸基团首先降解形成聚（磷酸），其进一步催化材料的降解以形成焦炭，从TGICA释放氮气挥发物，导致形成膨胀炭。

Combustion and Thermal Degradation Mechanism of a Novel Intumescent Flame Retardant for Epoxy Acrylate Containing Phosphorus and Nitrogen （Xiaodong Qian）磷酰氯与哌嗪和丙烯酸2-羟基乙酯（HEA）反应来合成新的含磷和氮的化合物（POPHA）。

通过以不同比例共混POPHA和HEA，获得一系列可UV固化的阻燃树脂。

将POPHA掺入HEA可显着提高HEA的阻燃性。

通过扫描电子显微镜（SEM）观察形成的炭的形态，证明POPHA的最有效量为20重量％。

Effect of a novel phosphorousenitrogen containing intumescent flame retardant on the fire retardancy and the thermal behaviour of poly(butylene terephthalate) （Feng Gao）笼状双环磷（PEPA）化合物和4,4'-二氨基二苯基甲烷（DDM）的反应分两个步骤制备新型含磷的膨胀型阻燃剂（P-N IFR）。