《氧化石墨烯在水性膨脹防火塗料中的阻燃抑煙改性研究》是依託北京化工大學，由李洪飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：氧化石墨烯在水性膨脹防火塗料中的阻燃抑煙改性研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李洪飛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水性膨脹防火塗料具有環境友好和阻燃效果優異的優點,但通常固含量較高、炭層強度較差，這些問題限制了其阻燃效果和傳統阻燃改性劑的使用空間。近年來研究發現，一些功能性納米碳材料對聚合物的阻燃效率較高，受到了業界的青睞，但阻燃機理尚無定論。本申請擬採用水性聚合物乳液為成膜物質，以典型的聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇膨脹阻燃體系為基礎配方，通過水相原位混合法加入氧化石墨烯作為協效阻燃/抑煙改性劑製備膨脹防火塗料並研究改性效果。結合其燃燒過程中生成的泡沫狀膠體混合物，著重從熔體流動性、泡孔形態、炭層強度、降解產物分析四個方面系統討論氧化石墨烯的作用機理。在此基礎上採取阻燃基團接枝、過渡金屬化合物負載等方式對氧化石墨烯做功能化處理，最佳化出實用、高效、阻燃抑煙性能平衡的協效阻燃/抑煙改性劑，並研究氧化石墨烯與其他阻燃改性劑的協同效應。
結題摘要
本申請採用水性聚合物乳液為成膜物質，以典型的聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇膨脹阻燃體系為基礎配方，通過水相原位混合法加入氧化石墨烯作為協效阻燃/抑煙改性劑製備膨脹防火塗料並研究改性效果。結合其燃燒過程中生成的泡沫狀膠體混合物，著重從熔體流動性、泡孔形態、炭層強度、降解產物分析四個方面系統討論氧化石墨烯的作用機理。在此基礎上採取阻燃基團接枝、過渡金屬化合物負載等方式對氧化石墨烯做功能化處理，最佳化出實用、高效、阻燃抑煙性能平衡的協效阻燃/抑煙改性劑，並研究氧化石墨烯與其他阻燃改性劑的協同效應。將國家大板燃燒法中介紹的方法和儀器進行改良、重新加工，用於對防火塗料的碳層質量的研究。通過測量、記錄碳層形成過程，對碳層的表面硬度和內部結構進行分析，形成對防火塗料碳層的整體認識，分析其影響因素並探究怎樣的適宜條件能有效提高防火能力。結果發現，加入極少量氧化石墨烯（＜0.01%，）可提高塗料的阻燃性，當氧化石墨烯含量在0.005%時，塗料的耐燃時間可達432s，炭層膨脹高度較未加氧化石墨烯塗料增加了11.5%。結合紅外光譜（FT-IR）、X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）等表征手段對炭層形貌進行分析可知，加入氧化石墨烯後炭層在300~500℃範圍的熱穩定性提高，燃燒炭層完整密實，隔熱性能提高，導致耐燃時間提高。氧化石墨烯能有效提高一些含氫鍵聚合物基體的強度、韌性以及炭層強度，但同時會限制膨脹阻燃劑中氨氣的釋放，因此在膨脹塗料中適宜用量非常小，而更適用於膨脹倍率較小的阻燃體系。
