Page 195 - 《精细化工》2020年 第10期

第 37 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.37, No.10
2020 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2020

橡塑助剂
卡拉胶包覆 APP/MnO 增强水性
2

环氧树脂阻燃抑烟性能

2
2
2*
2
2
王 娜 1,2 ，尤家奇 ，毕晴晴 ，张 静 ，姚红蕊 ，姜 岩
（1. 沈阳化工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142；2. 沈阳化工大学 中西高等材料研究院，
辽宁 沈阳 110142）
摘要：以卡拉胶（KC）为壳材，聚磷酸铵（APP）和二氧化锰（MnO 2 ）为芯材，利用反相乳液法制备了 KC
包覆 APP 和 MnO 2 阻燃剂（KC-FR）样品。通过 FTIR、XRD、SEM 和 EDS 对 KC-FR 进行表征。结果表明，
KC 已成功包覆 APP 和 MnO 2 ，合成的样品具有微胶囊结构。将 KC-FR 应用于水性环氧树脂（EP）中，进一步
制得阻燃涂层。用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）和锥形量热（CCT）测试了涂层的阻燃、抑烟性能。
结果发现，当 KC、APP 和 MnO 2 的质量比为 2∶1∶1，并且 KC-FR 在 EP 中添加量为 20%（以涂料的总质量为
基准，下同）时，制备的阻燃涂层 EP2 的 LOI 达到 29.1%，UL-94 达到 V-0 级。EP2 的热释放峰值（pHRR）、
热释放总量（THR）和烟释放总量（TSP）比纯环氧涂层 EP0 分别下降了 42%、37%和 46%。EP2 在 800 ℃残
炭率（W 800 ）为 28.19%，表明 KC-FR 具有促进 EP 成炭的功能。SEM 对残炭表面分析发现，EP2 表面炭层更加
致密，表明 KC-FR 对促进形成稳定且致密的炭层起重要作用。
关键词：阻燃；抑烟；水性环氧树脂；卡拉胶；聚磷酸铵；MnO 2 ；橡塑助剂
中图分类号：Q633.13 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 10-2125-07

Enhancing the flame retardant and smoke suppression properties of

waterborne epoxy resin by carrageenan coated APP and MnO 2

2*
2
2
1,2
2
2
WANG Na , YOU Jiaqi , BI Qingqing , ZHANG Jing , YAO Hongrui , JIANG Yan
（1. School of Materials Science and Engineering, Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang 110142,
Liaoning, China; 2. Sino-Spanish Advanced Materials Institute, Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang
110142, Liaoning, China）
Abstract: Carrageenan-based flame retardant(KC-FR) samples were prepared by reverse emulsion
polymerization using carrageenan (KC) as shell material, ammonium polyphosphate (APP) and manganese
dioxide (MnO 2) as core material. The sample was characterized by FTIR, XRD, SEM and EDS. The results
proved that APP and MnO 2 was successfully coated by carrageenan, the sample had microsphere structure.
The prepared flame retardants were applied to waterborne epoxy resin (EP) to prepare flame retardant
coatings. The flame retardancy and smoke suppression properties of the coatings were characterized by
limit oxygen index (LOI), vertical combustion (UL-94) and cone calorimetry test (CCT). The results
showed that when m(KC)∶m(APP)∶m(MnO 2)=2∶1∶1, and the addition amount of KC-FR in EP was
20% (based on the total mass of the coating, the same below), The LOI value and UL-94 level respectively
reached 29.1% and V-0 level of the prepared coating EP2. Compared with those of pure epoxy coating EP0,
the peak heat release (pHRR), total heat release (THR) and total smoke production (TSP) of coating EP2
decreased by 42%, 37% and 46%, respectively. In addition, the carbon residue at 800 ℃ (W 800) was

收稿日期：2020-02-09; 定用日期：2020-06-12; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200088
基金项目：国家自然科学基金（51973124）；国家重点研发计划“科技冬奥”（2019YFF0302004）；沈阳市科技局中西高等材料研究院
资助项目（18-005-6-04）；辽宁省-沈阳材料科学国家研究中心联合研发基金项目（2019JH3/30100015）；辽宁省“百千万人才工程”
项目（辽人社函〔2020〕78 号）
作者简介：王 娜（1977—），女，教授，E-mail：iamwangna@sina.com。联系人：姜 岩（1989—），男，讲师，E-mail：jiangyan@sina.com。