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第 5 期 谷凤媚，等: 膨胀型阻燃剂的疏水改性及对水性阻燃涂料性能的影响 ·833·

2.1.5 激光粒度分析 燃剂体系中存在大量的亲水基团，与水接触后阻燃
将两种工艺条件下 EP 质量分数为 15%的阻燃 剂向涂层表面迁移并溶解在水中，水分子渗透到涂
剂进行激光粒度测试，结果如图 7 所示。 层的空隙中，使涂层表面起皱、鼓泡，严重时涂层
会开裂，而迁移到水中的阻燃剂使浸泡涂层的去离
子水变得浑浊。而改性阻燃剂表面包覆着疏水物质，
其溶解度显著下降，接触角明显提高，从而使添加
改性阻燃剂的涂层疏水效果明显提升，阻燃剂向涂
层表面迁移数量减少，溶解在水中的阻燃剂也减少。
同时减少了水分子进入涂层空隙，有效抑制了涂层
表面起皱、鼓泡现象的发生。

图 7 改性阻燃剂激光粒度分布曲线
Fig. 7 Particle size distribution of modified flame retardants

从图中看出，EP-PER、EP-MEL 及 EP-APP 的
分布范围较宽，粒径相对较小；而混合组分改性的
阻燃剂粒径相对较大，分布范围较窄。其体积平均
粒度和粒度范围如表 2 所示，可看出，EP-Mix 的体
积平均粒度为 45.070 μm，均大于 EP-PER、EP-MEL
及 EP-APP 的体积平均粒度。此外，EP-Mix 的粒度
范围跨度也是最大的，主要是因为阻燃剂在混合改
性时发生团聚。也解释了上述混合组分改性疏水层
的形成过程。

表 2 改性阻燃剂粒度分析结果 a—未改性；b—单一组分改性；c—混合组分改性
Table 2 Particle size analysis of modified flame retardants 图 8 水性阻燃涂层耐水性
Fig. 8 Water resistance of waterborne flame retardant coatings
阻燃剂 体积平均粒度/μm 粒度范围/μm

EP-PER 6.095 0.195~33.890 2.2.2 热稳定性分析
根据上述分析，应采用混合组分改性工艺对阻
EP-MEL 14.030 0.315~43.080
燃剂进行包覆改性。为了探讨添加改性前后阻燃剂
EP-APP 34.210 0.248~112.400
对涂层热稳定性是否有影响，分别对两种涂层进行
EP-Mix 45.070 0.279~126.700
热重测试，结果如图 9 曲线 a 和 b 所示。

2.2 疏水改性阻燃剂对涂层性能的影响
2.2.1 涂层耐水性分析
按表 1 配方将改性与未改性阻燃剂添加到水性
涂料中，并进行耐水性实验，结果如图 8 所示。
由图 8 可知，添加未改性阻燃剂的涂层在浸泡
24 h 后出现起皱、鼓泡现象，且浸泡涂层的水变浑
浊，表明涂层耐水性较差，易解离分散于水中。而
添加单一组分改性及混合组分改性的阻燃剂涂层在
浸泡 24 h 后均未出现起皱、鼓泡现象，且浸泡涂层

的去离子水均未变浑浊。涂层耐水性测试可直观看
a—添加未改性阻燃剂涂层；b—添加混合改性阻燃剂涂层；c—
出，添加改性阻燃剂的涂层耐水性显著提高。 Mix；d—EP-Mix
根据 2.1 节分析可知，添加未改性阻燃剂的涂 图 9 样品的 TG 曲线
层其表面出现起皱、鼓泡现象，原因是未改性的阻 Fig. 9 TG curves of samples