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·1072· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

胀属于物理膨胀，本身不发生化学反应，此物理膨 氧指数均高于 EP0，UL-94 达到 V-1 级。这是由于
胀过程属于吸热过程，可降低体系温度、提高水性 EG 受热后迅速膨胀生成蠕虫状纤维炭体，熔融的水
环氧涂层的起始分解温度；PEPA-EG/EP 复合涂料 性环氧树脂粘附在蠕虫状炭体表面 [19] 。同时，PEPA
的 T 50% 均低于 EP0，这是由于添加了复合填料的水 分解生成强脱水性的聚磷酸，使 EP 迅速脱水炭化，
性环氧涂层中的 PEPA 受热提前分解生成强脱水性 生成膨胀炭层，与蠕虫状炭体互相结合，互相补充。
的聚磷酸，降低了 T 50% 的温度；在添加不同含量复 并且聚磷酸本身不易挥发，化学性质稳定，非常黏
合填料的涂层中，水性环氧复合涂层的 T 50% 呈现先 稠，覆盖在炭层表面增强炭层强度，抑制氧气向反
降低再升高的趋势，其中，EP2 的 T 50%最低，为 354 ℃， 应区扩散，提高材料的阻燃性能 [20] 。其中，EP2 燃
表明随着复合填料含量的增加，过量的复合填料会 烧生成蠕虫状致密炭体的膨胀程度高于其他复合涂
使涂料在固化过程中形成缺陷或气泡，而试样燃烧 料试样，氧指数达到 27.2%。当继续添加 PEPA/EG
后分解产生的 N 2 、NO x 、CO 2 等小分子不可燃气体 复合填料，其氧指数呈下降趋势。这是由于过量的
促使体系膨胀发泡，会在涂料试样的缺陷和气泡处 复合填料容易导致试样局部产生气泡或缺陷，当试
出现发泡胀裂现象，造成热稳定性下降。此外，添 样受热分解、膨胀发泡时，容易在缺陷处出现发泡
加了复合填料的残炭量均比纯水性环氧涂层 EP0 涨破，形成气体与热量的通道，无法形成连续致密
高，在添加了不同含量复合填料的水性环氧涂层中， 的膨胀炭层，导致 EP3 和 EP4 体系的极限氧指数下
EP2 的 W 800 最高，达到 27.79%。且随着复合填料的 降。因此，EP2 的极限氧指数最大。
增加，水性环氧涂层的残炭量先增加后减少。
表 3 PEPA-EG/EP 复合涂料的极限氧指数和垂直燃烧等级
表 2 PEPA-EG/EP 复合涂料的 TG 参数 Table 3 Limiting oxygen index and vertical burn rating of
Table 2 TG parameters of PEPA-EG/EP composite coatings PEPA-EG/EP composite coatings
样品 T 50%/℃ W 800/% 样品 LOI /% UL-94
EP0 389 0.55 EP0 19.5 No rating
EP1 360 22.21 EP1 24.6 V-1
EP2 354 27.79 EP2 27.2 V-1
EP3 357 26.40 EP3 25.0 V-1
EP4 360 21.18 EP4 24.0 V-1

2.1.3 氧指数和垂直燃烧分析 2.1.4 残炭宏观照片与扫描电镜分析
如表 3 所示，EP0 样条易燃烧，氧指数为 19.5%， 利用 SEM 研究了 EP0~EP4 样品燃烧后的残炭
EP1~EP4 涂料样条均生成明显的蠕虫状炭体，并且 的宏观及微观形貌，结果见图 3。

a—EP0；b—EP1；c—EP2；d—EP3；e—EP4

图 3 不同组成体系的 PEPA-EG/EP 复合涂料的残炭形貌
Fig. 3 Morphology of char layer of PEPA-EG/EP composite coatings with different composition system