Page 199 - 《精细化工》2020年 第10期

第 10 期 王 娜，等: 卡拉胶包覆 APP/MnO 2 增强水性环氧树脂阻燃抑烟性能 ·2129·

级，LOI 值也都达到 29.0%以上，并且测试过程中 提高涂层的阻燃性能，而 KC-FR 可以更好地提高阻
没有熔滴产生，烟量也明显减少。这是因为测试样 燃性能。这是因为 KC-FR 比 APP 会更快地催化 EP
受热时，APP 分解产物多聚磷酸与 EP 基体和 KC 反应生成炭层，进而表现出良好的防火安全性。
发生酯化反应，可以快速反应生成炭层。不仅 APP
分解产生的不燃性气体可以稀释测试样周围的 O 2 ，
同时也将炭层膨胀，阻止复合涂层的进一步燃烧，
而且 APP 与 MnO 2 还有良好的协同作用 [18] ，降低了
EP 可燃性的同时，也能减少烟气的释放。其阻燃机
理属于气相和固相机理并存，如图 6 所示。

表 3 阻燃涂层的 LOI 和 UL-94 测试结果
Table 3 LOI and UL-94 test results of flame retardant coatings
样品 LOI/% UL-94 熔滴
EP0 18.9 没等级 有
EP1 30.3 V-0 没有
EP2 29.1 V-0 没有
EP3 29.1 V-0 没有
EP4 29.0 V-0 没有

图 6 阻燃机理图
Fig. 6 Flame retardant mechanism

为了进一步研究阻燃剂对涂层防火安全性的影
响，本实验采用锥形量热仪对阻燃涂层 EP0、EP1
和 EP2 进行测试，锥形量热数据见表 4。

表 4 阻燃涂层锥形量热数据
Table 4 Conical calorimetric test data of flame retardant
coatings
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样品 pHRR/(kW/m ) THR/(MJ/m ) TSP/(m /kg)
EP0 249.4±15.3 28.0±1.9 7.8±0.7
EP1 202.1±9.7 21.0±1.2 5.7±0.9
EP2 145.5±3.7 17.6±0.7 4.2±0.1

热释放速率（HRR）已被证明是评价材料防火
安全性的重要参数。涂层 EP0、EP1 和 EP2 的 HRR

和总释放热量（THR）曲线如图 7a、b 所示。从图 7
a、b 可以看出，EP0 迅速燃烧并释放大量热量，pHRR 图 7 涂层 EP0、EP1 和 EP2 的热释放速率曲线（a）；总释
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为 249.4 kW/m ，并且 THR 达到 28.0 MJ/m 。与 EP0 放热量曲线（b）；烟生成速率（SPR）曲线（c）；
相比，EP1 和 EP2 的 pHRR、THR 和 TSP 都表现出 烟释放总量曲线 TSP（d）
Fig. 7 HRR (a), THR (b), SPR (c) and TSP (d) curves of
明显的下降。其中，EP1 的 pHRR 和 THR 分别下降 EP0, EP1 and EP2 coatings
了 19%和 25%；EP2 的 pHRR、THR 和 TSP 分别下
降了 42%、37%和 46%。这说明阻燃剂可以有效地 图 7c、d 为 EP0、EP1 和 EP2 的 SPR 和 TSP 曲