聚丙烯(PP)是全球產(chǎn)量最大的樹脂之一,經(jīng)過改進的PP中空板被廣泛應(yīng)用于包裝紡織品、建材、汽車、電子、電氣、辦公用品及日常生活用品等很多行業(yè),但由于PP中空板屬于易燃材料,其氧指數(shù)僅17.0%～18.0%,并且成碳率很低,燃燒時產(chǎn)生熔滴,使得PP中空板在很多領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。

目前,對PP的阻燃問題研究雖然很多,但主要是阻燃劑作為填充劑加入中空板內(nèi),對膨脹型阻燃涂料的研究較少,我們研制了一種用于PP中空板表面的膨脹型阻燃涂料,它通過膨脹發(fā)泡隔離火源,達到對PP中空板阻燃的目的。

實驗部分

1、實驗試劑與儀器

實驗試劑:環(huán)己酮,分析純;濃硫酸,分析純;流平劑835,工業(yè)級;潤濕分散劑DP-929,工業(yè)級;羚基丙烯酸樹脂(FS-3),工業(yè)級;PP附著劑B-13MJI,工業(yè)級;消泡劑54X(),工業(yè)級;固化劑N-75,工業(yè)級;季戊四醇,工業(yè)級;只聚氰胺,工業(yè)級;磷酸二氫錢,工業(yè)級;鉻酸鉀,工業(yè)級;實驗所用的PP材料為潤鵬中空板生產(chǎn)的環(huán)保型PP中空板。

主要實驗設(shè)備:400180-220型單相研磨分散機;QXD型刮板細度計;涂-4杯黏度計;202-0型臺式烘干箱。

1.2對PP中空板的衰面處理

表面處理的方法有:化學(xué)法、熔融法、低溫等離子體法、氣體熱氧化法、輻射法、涂授處理、酸(堿)性脫脂劑處理等。我們采用化學(xué)法對PP中空板進行表面處理。這種方法主要通過處理液與高分子材料發(fā)生強氧化或腐蝕作用,使塑料表面的分子被氧化或撤去部分分子,在材料表面導(dǎo)入梭基,磺酸基等極性基團,增加了PP表面與樹脂的粘附性。處理液組成為:鉻酸鉀4.4%,濃硫酸88.3%,水7.3%。

處理溫度70~75℃,浸潤5~10mnm,取出后充分水洗,室溫下干燥或烘干。

1.3涂料的配方

1.3.1樹脂的選擇

經(jīng)基丙烯酸樹脂因具有經(jīng)基、梭基而有利于增加附著性,而且成本低廉、性能優(yōu)良。不同型號經(jīng)基丙烯酸樹脂對PP中空板的附著性實驗見表1。

從表1可看出:針對同一種參考溶劑與PP材料,FS-3060的性能明顯要優(yōu)于其它兩種樹脂,所以.我們選擇FS-3060作為涂料基料。

1.3.2溶劑的選擇

本實驗采用溶解度參數(shù)相近原則,對溶劑進行優(yōu)化及選擇,其結(jié)果見表2。

從表2中可看出:這兩種溶劑與基材PP的溶解度參數(shù)相差很大,而與FS-3060樹脂的溶解度參數(shù)相差較小,符合塑料涂料的配漆原則。我們選擇溶劑Ⅱ與樹脂F(xiàn)S-3060配漆。

1.3.3其他助劑的選擇

根據(jù)助劑的適用范圍和特性,及與樹脂F(xiàn)S-3060的相容性,本實驗選擇835作為流平劑;DP-929作為潤濕分散劑,其儲存穩(wěn)定性優(yōu)異,可防止顏料絮凝的發(fā)生,保持粘度與細度的穩(wěn)定,不易褪色、發(fā)花;選擇5400作為消泡劑。

13.4涂料的涂裝及其性能檢測

我們采用刷涂法施工。涂層用酒精噴燈進行燃燒檢測與自熄時間測定。酒精噴燈的燃燒溫度可達700～1000℃,觀測涂層的膨脹速度、膨脹高度及膨脹碳層的改變、硬度和破裂情況。

1.3.5基本涂料配方

采用總質(zhì)量控制法,經(jīng)過多次實驗.確定涂料配方為:經(jīng)基丙烯酸樹脂F(xiàn)S-3060,B-13MLJ(附著劑),7g;835(流平劑),1g;5400(消泡劑),1g;DP-929(分散劑).1g;環(huán)己酮,40g。

1.4結(jié)果與討論

1.4.1阻燃劑配方探討

資料表明:炭化劑季戊四醇,催化劑磷酸二氫餒,發(fā)泡劑三聚氰胺3種試劑具有優(yōu)良的阻燃效果.

3種試劑的最佳質(zhì)量百分比為:炭化劑50%,催化劑(30%～40%),發(fā)泡劑(10%～20%)。配合使用無機阻燃劑,使所形成的涂膜具有較厚的厚度,以便在遇火受熱時有更厚的發(fā)泡層,發(fā)揮更大的阻燃作用。

阻燃涂料關(guān)鍵是看:(1)3種阻燃劑的最佳配比;(2)涂料與阻燃劑的最佳比例;(3)阻然體系的固體顆粒與涂料的相容性;(4)顆粒細度對阻燃性能的影響,保證其細度通過200目的分子篩。

1..42阻燃劑配比對涂料性能的影響。

涂料控制在100g,阻燃劑總量控制在20g。用酒精噴燈進行燃燒檢測,具體結(jié)果見表3。

由表3可知:季戊四醇:磷酸二氫按:三聚氰胺以3:l:6為佳。

另用打火機對涂膜進行燃燒,發(fā)現(xiàn)只變黑,成炭效果好,起泡性能不好,沒有火焰燃燒現(xiàn)象。說明可能在低溫情況下是以成碳為主,高溫情況下以發(fā)泡為主。

1.4.3阻燃劑用量對涂料性能的影響

按上述阻燃劑配比,分別用不同量復(fù)合阻燃劑體系進行比較實驗,具體結(jié)果見表4。

表4結(jié)果表明:控制涂料與阻燃劑的配比為4:l時,涂料的性能指標(biāo)可以保證,而且阻燃效果好。

1..4.4無機添加劑對阻燃效果的影響

經(jīng)過大量的實驗證明,向阻燃涂料中加人云母,使得涂料變得更加致密、結(jié)實,涂料的阻燃效果更加理想。絹云母是白云母成密實狀微晶集合體的亞種,具有絲絹光澤,100～4側(cè))目絹云母耐火度較高、絕緣隔熱理化性質(zhì)穩(wěn)定。

2結(jié)語

PP中空板易燃,且燃燒時形成熔滴,同時PP中空板表面不易附著.通過表面處理和選擇合適的樹脂、促進劑等可解決這些問題。

PP中空板表面用鉻酸鉀.44%、濃硫酸88.4%、水7.3%的混合液進行處理。

基本涂料配方為:經(jīng)基丙烯酸樹脂(FS-3060)50g、B-13MLJ 7g、流平劑835 1g、消泡劑5400 1g、分散劑929 1g.環(huán)己酮4g。

膨脹性阻燃劑配比:季戊四醇:磷酸二氫鐵:三聚氰胺為3:1:6。

膨脹性阻燃涂料的配方:基本涂料100g、膨脹性阻燃劑用量為25g,無機阻燃劑絹云母用量為2g。用以上配方可以得到發(fā)泡率和密實度都良好、附著力強的PP中空板用阻燃涂料。