PP中空板表面膨胀型阻燃涂料的研制

聚丙烯(PP)是全球产量最大的树脂之一,经过改进的PP中空板被广泛应用于包装纺织品、建材、汽车、电子、电气、办公用品及日常生活用品等很多行业,但由于PP中空板属于易燃材料,其氧指数仅17.0%～18.0%,并且成碳率很低,燃烧时产生熔滴,使得PP中空板在很多领域的应用受到了限制。

目前,对PP的阻燃问题研究虽然很多,但主要是阻燃剂作为填充剂加入中空板内,对膨胀型阻燃涂料的研究较少,我们研制了一种用于PP中空板表面的膨胀型阻燃涂料,它通过膨胀发泡隔离火源,达到对PP中空板阻燃的目的。

实验部分

1、实验试剂与仪器

实验试剂:环己酮,分析纯;浓硫酸,分析纯;流平剂835,工业级;润湿分散剂DP-929,工业级;羚基丙烯酸树脂(FS-3),工业级;PP附着剂B-13MJI,工业级;消泡剂54X(),工业级;固化剂N-75,工业级;季戊四醇,工业级;只聚氰胺,工业级;磷酸二氢钱,工业级;铬酸钾,工业级;实验所用的PP材料为润鹏中空板生产的环保型PP中空板。

主要实验设备:400180-220型单相研磨分散机;QXD型刮板细度计;涂-4杯黏度计;202-0型台式烘干箱。

1.2对PP中空板的衰面处理

表面处理的方法有:化学法、熔融法、低温等离子体法、气体热氧化法、辐射法、涂授处理、酸(碱)性脱脂剂处理等。我们采用化学法对PP中空板进行表面处理。这种方法主要通过处理液与高分子材料发生强氧化或腐蚀作用,使塑料表面的分子被氧化或撤去部分分子,在材料表面导入梭基,磺酸基等极性基团,增加了PP表面与树脂的粘附性。处理液组成为:铬酸钾4.4%,浓硫酸88.3%,水7.3%。

处理温度70~75℃,浸润5~10mnm,取出后充分水洗,室温下干燥或烘干。

1.3涂料的配方

1.3.1树脂的选择

经基丙烯酸树脂因具有经基、梭基而有利于增加附着性,而且成本低廉、性能优良。不同型号经基丙烯酸树脂对PP中空板的附着性实验见表1。

从表1可看出:针对同一种参考溶剂与PP材料,FS-3060的性能明显要优于其它两种树脂,所以.我们选择FS-3060作为涂料基料。

1.3.2溶剂的选择

本实验采用溶解度参数相近原则,对溶剂进行优化及选择,其结果见表2。

从表2中可看出:这两种溶剂与基材PP的溶解度参数相差很大,而与FS-3060树脂的溶解度参数相差较小,符合塑料涂料的配漆原则。我们选择溶剂Ⅱ与树脂FS-3060配漆。

1.3.3其他助剂的选择

根据助剂的适用范围和特性,及与树脂FS-3060的相容性,本实验选择835作为流平剂;DP-929作为润湿分散剂,其储存稳定性优异,可防止颜料絮凝的发生,保持粘度与细度的稳定,不易褪色、发花;选择5400作为消泡剂。

13.4涂料的涂装及其性能检测

我们采用刷涂法施工。涂层用酒精喷灯进行燃烧检测与自熄时间测定。酒精喷灯的燃烧温度可达700～1000℃,观测涂层的膨胀速度、膨胀高度及膨胀碳层的改变、硬度和破裂情况。

1.3.5基本涂料配方

采用总质量控制法,经过多次实验.确定涂料配方为:经基丙烯酸树脂FS-3060,B-13MLJ(附着剂),7g;835(流平剂),1g;5400(消泡剂),1g;DP-929(分散剂).1g;环己酮,40g。

1.4结果与讨论

1.4.1阻燃剂配方探讨

资料表明:炭化剂季戊四醇,催化剂磷酸二氢馁,发泡剂三聚氰胺3种试剂具有优良的阻燃效果.

3种试剂的最佳质量百分比为:炭化剂50%,催化剂(30%～40%),发泡剂(10%～20%)。配合使用无机阻燃剂,使所形成的涂膜具有较厚的厚度,以便在遇火受热时有更厚的发泡层,发挥更大的阻燃作用。

阻燃涂料关键是看:(1)3种阻燃剂的最佳配比;(2)涂料与阻燃剂的最佳比例;(3)阻然体系的固体颗粒与涂料的相容性;(4)颗粒细度对阻燃性能的影响,保证其细度通过200目的分子筛。

1..42阻燃剂配比对涂料性能的影响。

涂料控制在100g,阻燃剂总量控制在20g。用酒精喷灯进行燃烧检测,具体结果见表3。

由表3可知:季戊四醇:磷酸二氢按:三聚氰胺以3:l:6为佳。

另用打火机对涂膜进行燃烧,发现只变黑,成炭效果好,起泡性能不好,没有火焰燃烧现象。说明可能在低温情况下是以成碳为主,高温情况下以发泡为主。

1.4.3阻燃剂用量对涂料性能的影响

按上述阻燃剂配比,分别用不同量复合阻燃剂体系进行比较实验,具体结果见表4。

表4结果表明:控制涂料与阻燃剂的配比为4:l时,涂料的性能指标可以保证,而且阻燃效果好。

1..4.4无机添加剂对阻燃效果的影响

经过大量的实验证明,向阻燃涂料中加人云母,使得涂料变得更加致密、结实,涂料的阻燃效果更加理想。绢云母是白云母成密实状微晶集合体的亚种,具有丝绢光泽,100～4侧)目绢云母耐火度较高、绝缘隔热理化性质稳定。

2结语

PP中空板易燃,且燃烧时形成熔滴,同时PP中空板表面不易附着.通过表面处理和选择合适的树脂、促进剂等可解决这些问题。

PP中空板表面用铬酸钾.44%、浓硫酸88.4%、水7.3%的混合液进行处理。

基本涂料配方为:经基丙烯酸树脂(FS-3060)50g、B-13MLJ 7g、流平剂835 1g、消泡剂5400 1g、分散剂929 1g.环己酮4g。

膨胀性阻燃剂配比:季戊四醇:磷酸二氢铁:三聚氰胺为3:1:6。

膨胀性阻燃涂料的配方:基本涂料100g、膨胀性阻燃剂用量为25g,无机阻燃剂绢云母用量为2g。用以上配方可以得到发泡率和密实度都良好、附着力强的PP中空板用阻燃涂料。