• 不同比例的阻燃剂加入基料后燃烧炭化体积曲线

  • 时间2013-10-31 07:11作者admin浏览次数


Fig, 2 Curve of burning volume of residiuaL char with different amounts of the flame-retardant agent

2.2试样的HRR3$释放率

将处理后的试样放入HRR3热释放率系统中, 测试 A(0%)、B(50%)、C(60%)、D(70%)、E (80%)、F(90%)、G(100%)7种方案胶合板试件的 燃烧热释率。

测定表明(图3、表2),未处理的胶合板素板具有 着火时间短(17 s),达到第一热释放量峰值(H凡R = 143, 65 kW • m-2)的时间(59 s)也很短的特点,由于 试件燃烧后形成炭化层,抑制木材的进一步燃烧,热 释放率有所下降,在热释放率系统测试未段,炭化层 逐渐被破坏、开裂并继续燃烧,试件的热释放率升高, 并在300 s时达到最髙值C147,107 kW • m一2>。

在2 min内总热释放量为177. 568 kW • min • 随着阻燃剂加入量的增加,胶合板燃烧最髙热

m-2,在5 min内总热释放量是476. 40 kw • min * 释放量值有明显下降的趋势,2 min和5 min内总热

m_2,整个热释放量曲线呈“U”型。氧指数实测值23 释放量降低,氧指数实测值增大。

2,3膨胀型聚氨酯防火涂料的阻燃机理

当涂层受热后,涂层中基料软化、熔融,从而使 整个涂层发生软化,呈塑化状态。此时,已达分解温 度的发泡剂释放出不燃性气体,使其发生膨胀,形成 泡沫层。同时,脱水炭化催化剂发生分解,生成强酸 性物质(如磷酸、聚磷酸等),呈黏稠状,它与泡沫层 物质发生缩合反应(脱水与交联)。熔体黏度不断增 加时,泡沫层高度随之增加,并发生进一步交联反 应。当泡沫层的体积达到最大时,泡沫层产生凝固和 炭化,形成多孔性海绵状炭化层结构。因此,涂层的 发泡效力将取决于各组分间反应速度的协调一致。 膨胀含碳泡沫层为墨状结构,具有阻燃性。在空气中 进一步受强热时,含碳泡沫层表面逐步被氧化,最终 泡沫层消失,在这一期间,对基质物具有很好的阻氧 隔热作用。膨胀型防火涂料的阻燃作用,一方面在于 当涂层受热时发生分解,需要吸收大量的热能,同时 放出大量难燃气体,如NH3、C02、H20等,稀释了可 燃性气体的浓度,减缓了燃烧速度;另彳方面,涂层 使热传导速度大大下降。

根据热传导方程:

Q = ACA -T2)A/L

式中:Q为逋过热传导方式传递的热量;A力涂层的 传热面积;乃一乃为涂层两端的温差;L为热传导 距离M为涂料的导热系数,与使用涂料种类有关。

一般涂层厚度约为0, 2 mm,受热膨胀后可达 10〜20 mm,即膨张50〜100倍。涂层的导热系数 U>为 1-163X10-‘〜8,141X10"4 W . m—2 • K-、 而炭化泡沫层导热系数接近气体的导热系数(2. 326

.K-1),即降低了约 10 倍。当 7\ — Tz为700〜1 ootrc时,传递给基质物的热量仅为原 来的几百分之一,因而基质物的温度上升得到抑制, 着火时间大大推迟,从而使可燃性基质物得到保护9

4结论

阻燃剂体系按基料重量的50%、60%、70K、 80%、90%、100%分别加入聚氨酯基料制成试件,其 阻燃性能均较胶合板素板明显提高

当阻燃剂用量从70%增加至80%时,试件的燃
烧失重从8, 3 g下降至4. 8 g,达到防火涂料一等品 要求(失重<5g)的国家标准;试件的燃烧炭化体积 从32, 48 cm3下降至15. 0 cm3,达到了防火涂料一 等品要求的炭化体积(<25 cm3)国家标准;无论阻 燃剂按80%、90%、100%中的任一比例加入,防火 涂料的炭化体积均能达到国家防火涂料一等品的质 量要求,考虑到成本核算及燃烧失重因素,选择阻燃 剂按80%加入能够达到最佳的防火效果,且成本最 低,

随着阻燃剂体系按基料重量加入的增加,试件 着火时间的长短没有明显变化,但试件在5 min内 最髙热释放率降低,5 min内总热释放量也逐渐降 低,氧指数实测值逐渐增加。

阻燃剂体系按80%用量加入聚氨酯防火涂料 中,涂刷量250 g • m'则涂刷后的成本每平方米 增加 3,10元。一张幅面 1 220 mmX2 440mmXP mm的胶合板涂刷纳米聚氨酯防火涂料后增加成本 9, 22元,但销售价可提高到20〜40元,且安全性能 提高,经济和社会效益较为明显。