浅析：防火涂料热降解的测试研究技术

    【摘要】：介绍了防火涂料热降解的测试研究技术，并举例说明了这些技术在研究防火涂料热降解过程及机理中的作用，评述了各种测试研究技术的特点，说明采用多种测试技术联用是分析防火涂料热降解的方向。

    关键词：防火涂料；热降解；测试技术

    引言

    防火涂料是指涂敷于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，或是涂敷于结构材料表面，用于提高构件耐火极限的一类物质。近年来，防火涂料的研究进展很快，研究者不仅采用多种技术针对于防火涂料的耐火性能进行测试，以优选防火涂料配方；而且还采用多种新型技术对防火涂料的热降解过程进行测试，试图揭示防火涂料热降解的过程，或研究改性材料对防火涂料产生增效作用的原因。

    由于以成炭催化剂/炭化剂/发泡剂和以可膨胀石墨(EG)为阻燃体系的膨胀型防火涂料是目前防火涂料的主要研究方向，因此本文主要列举近年膨胀型防火涂料的部分研究成果，综述用于研究防火涂料热降解过程的新型测试研究技术。

    1、用于防火涂料热降解的测试研究技术

    1.1热分析法

    热分析是连续改变物质的温度，测量物质的物理性质与温度关系的技术。热分析虽是一种古老的分析技术，但因为随着电子技术的进步，操作变得更简单、分析精度更高和数据处理更加快捷，所以在防火涂料热降解机理研究中被广泛采用。

    目前的热分析技术很多，其中热重(TGA)、差热分析(DTA)、差示扫描量热(DSC)在防火涂料热降解研究中使用最为普遍。TGA是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系，得到降解过程中质量变化及失质量速度，进而可以初步对防火涂料的热稳定性予以评估。DSC是在程序控温下，测量输入到物质和参比物的功率差与温度的关系的技术，可以用来测定防火涂料热降解过程中的反应热、转变热及反应速度等。DTA是在程序升(降)温Td(线)下一步脱水生成焦磷酸和多聚磷酸所产生的吸热峰；PER在364.8～360.8℃开始分解，温峰为341.3℃；MEL在300.1～381.2℃出现一个较窄的吸热峰，温峰为357.9℃。由此可见，APP、PER和MEL的分解温度接近，便于协同成炭。肖新颜[4]对APP/PER体系采用DSC测试，从202.6℃开始，体系出现一系列的吸热或放热现象，推测热降解过程包括APP分解产生水和氨气，同时发生交联反应形成多聚磷酸，它再与PER发生酯化反应，PER也直接与APP发生磷酯化反应，而稳定性差的酯经过脱水炭化等复杂反应，最后形成炭质层结构。

    1.1.2研究改性材料对膨胀防火涂料的作用

    近年来，不少研究针对APP/PER/MEL膨胀防火涂料残炭率低和残炭热稳定性低等问题，采用多种材料进行了改性研究。在研究过程中，热分析是必需的测试技术。

    SophieDuquesne在研究聚氨酯(PU)涂料中添加可膨胀石墨(EG)的效果时，采用TG和DTG表明，EG小幅提高了残炭率，从微商热重(DTG)分析上看，EG的添加，没有改变PU涂料的热降解过程。

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