防火涂料热降解的测试研究技术（一）

防火涂料是指涂敷于可燃性基材外表，能下落被涂资料外表的可燃性、阻滞火灾的敏捷延伸，或是涂敷于布局资料外表，用于发展构件耐火极限的一类物质。近年来，防火涂料的研讨进展很快，研讨者不只选用多种技术对准于防火涂料的耐火功用进行测验，以优选防火涂料配方；并且还选用多种新式技术对防火涂料的热降解进程进行测验，企图提醒防火涂料热降解的进程，或研讨改性资料对防火涂料发作增效效果的缘由。由于以成炭催化剂、炭化剂、发泡剂和以可胀大石墨（EG）为阻燃系统的胀大型防火涂料是当前防火涂料的主要研讨方向，因而本文主要罗列近年胀大型防火涂料的局部研讨成果，总述用于研讨防火涂料热降解进程的新式测验研讨技术。

　　1、用于防火涂料热降解的测验研讨技术

　　1.1热剖析法热剖析是接连改动物质的温度，丈量物质的物理性质与温度联系的技术。热剖析虽是一种陈旧的剖析技术，但由于跟着电子技术的发展，操作变得更简略、剖析精度更高和数据处理愈加方便，所以在防火涂料热降解机理研讨中被广泛选用。当前的热剖析技术许多，其间热重（TGA）、差热剖析（DTA）、差示扫描量热（DSC）在防火涂料热降解研讨中运用最为遍及。TGA是在顺序控制温度下，丈量物质的质量与温度的联系，得到降解进程中质量改动及失质量速度，进而可以开端对防火涂料的热安稳性予以评价。DSC是在顺序控温下，丈量输入到物质和参比物的功率差与温度的联系的技术，可以用来测定防火涂料热降解进程中的反响热、转变热及反响速度等。DTA是在顺序升（降）温Td（线）下一步脱水生成焦磷酸和多聚磷酸所发作的吸热峰；PER在364.8～360.8℃开端分化，温峰为341.3℃；MEL在300.1～381.2℃呈现一个较窄的吸热峰，温峰为357.9℃。由此可见，APP、PER和MEL的分化温度挨近，便于协同成炭。肖新颜对APP、PER系统选用DSC测验，从202.6℃开端，系统呈现一系列的吸热或放热表象，估测热降解进程包罗APP分化发作水和氨气，还发作交联反响构成多聚磷酸，它再与PER发作酯化反响，PER也直接与APP发作磷酯化反响，而安稳性差的酯颠末脱水炭化等杂乱反响，结尾构成炭质层布局。

　　1.1.2研讨改性资料对胀大防火涂料的效果近年来，不少研讨对准APP、PER、MEL胀大防火涂料残炭率低和残炭热安稳性低一级问题，选用多种资料进行了改性研讨。在研讨进程中，热剖析是必需的测验技术。SophieDuquesne在研讨聚氨酯（PU）涂猜中增加可胀大石墨（EG）的效果时，选用TG和DTG标明，EG小幅发展了残炭率，从微商热重（DTG）剖析上看，EG的增加，没有改动PU涂料的热降解进程。王振宇在APP、PER、MEL胀大防火涂猜中增加10%的200目EG，选用DTA和TG研讨其影响，发现EG对防火涂料的DTA曲线没有改动，但使涂料800℃的残炭率增加了10%.这些研讨都标明EG是一种不参加防火涂料热降解化学反响，仅发作物理协同效应而增效的资料。ZhenyuWang在研讨纳米颗粒氢氧化镁、氢氧化铝及二氧化硅对APP、PER、MEL胀大防火涂料的影响，杨秦莉在研讨三氧化钼对APP、PER、MEL胀大防火涂料残炭的影响时都用到了热剖析技术，意图在于标明改性资料对基准防火涂料残炭率、热降解温度及热降解进程中吸热、放热进程的影响。热剖析技术还可以对防火涂料的热降解进行热剖析动力学研讨，即选用多重扫描TG或DSC得到一系列的曲线图，可对防火涂料分期间进行评论，计算热降解进程的表观活化能，并可推导热降解机理模型。ABhargava、徐晓楠、杨守生和李国新均对胀大型防火涂料的热分化动力学进行了尝试性研讨，可是由于胀大防火涂料的热降解进程包罗化学反响、分散、成核等多类机理，而每类中又触及不同的机理模型，因而要精确和科学地研讨胀大防火涂料的热分化动力学，还需要进一步讨论和研讨。综上所述，热剖析法具有多方面的长处，可以表征阻燃系统各组分的热降解进程、涂料的残炭、改性资料对涂料热降解残炭和吸热、放热的影响，这也标明热剖析是一种科学的、可用于防火涂料改性资料研讨的测验技术。可是该技术关于剖析防火涂料热降解的机理仅停留在估测的层次，若要对防火涂料的热降解机理进行深化的研讨，必须辅以其他的测验技术。

　　1.2红外吸收光谱法分子均具有各自的固有振荡，而将改动波长的红外线（IR）接连照耀到分子上时，与分子固有振荡能相对应的红外线将被吸收，则可得到相应于分子布局的特有光谱（红外吸收光谱法）。将红外吸收光谱法用于防火涂料的热降解研讨，可以依托对光谱和化学布局的打听，经过与标准谱图的对照，灵活运用基团特征吸收峰及其变迁规矩，逐渐推导残炭物质的正确布局，然后估测防火涂料的热降解进程.

　　1.2.1研讨防火涂料热降解的进程对防火涂料样品在不同温度下进行凝集相的动态FT-IR测验，可以揣度防火涂料热降解进程中键的开裂和新键的生成，并可以由此揣度炭质层的安稳性，或用来阐明改性资料能否与防火涂料发作了化学反响。如SophieDuquesne研讨了PU涂料和PU、EG涂料，经过对20～450℃不同温度下两种涂料的红外光谱图进行比照剖析后，得到EG并未改动PU涂料的热降解产品的FT-IR特征光谱的定论，因而阐明EG并未与PU涂料发作化学反响，而仅仅物理效果，与热剖析DTA的定论相符合。

　　1.2.2与热剖析技术联用剖析热降解机理热剖析技术与红外联用有两种状况。其一为对残炭凝集相的剖析，对不同温度段下的残炭进行FT-IR剖析，对应于该温度段下的热失质量，剖析热降解机理；其二为对热分化气体的剖析，关系不同温度段时的热失质量状况，剖析热降解机理。葛岭梅[13]选用热剖析技术对XKJ饰面型防火涂料进行剖析，发如今150～250℃之间，失质量16.96%，并在204.34℃呈现第一个峰值，估测为苯丙乳液基料的某些基团放出小分子；在340～450℃期间，失质量约38%，并在397.38℃呈现第二个峰值，估测聚磷酸铵分化出很多的氨和水，生成偏磷酸和磷酸，并促进季戊四醇和有机物脱水炭化，还三聚氰胺分化出氨气；在450℃往后，失质量缓慢，标明在此期间之前生成的胀大炭质层具有较好的热安稳性。DSC测验标明，在377116℃和417.02℃呈现两个放热峰，估测有新的物质或基团生成。对该涂料的残炭物质进行红外光谱测验，发现500cm-1、1105cm-1为PO3-4的特征吸收峰，标明残炭物中含有磷，阐明磷化物在固相中能经过热解进程中的架桥反响，促进某些有机物发作剧烈的无规矩降解，促进季戊四醇的脱水成碳；1000cm-1邻近为P—O—C的特征峰，1630cm-1为与三嗪相连的—NH2的特征峰，标明在450℃下磷、氧、氮等元素进入炭质层，构成了热安稳性较好的炭质层，使450℃往后失质量率很小。