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关于丙烯酸乳液的阻燃研究

聚丙烯酸酯乳液以无污染、成膜性、耐候性、易于施工及价廉等优点而广泛应用于纺织、建筑、涂料和造纸等行业中。近年来,随着人们安全意识的提高,很多应用丙烯酸乳液的相关领域,特别是造纸和纺织等领域都提出了阻燃要求。然而,聚丙烯酸酯属于易燃高分子,这就存在安全隐患,因此需要对丙烯酸乳液进行阻燃处理。丙烯酸酯乳液的阻燃改性方法主要有两种方法:一是添加阻燃剂,为了达到较好的阻燃效果,阻燃剂添加量一般较大,而外加阻燃剂与乳液相容性往往不佳,且对树脂的机械性能和外观都有较大负面影响;二是通过一些反应性的阻燃单体与丙烯酸酯单体共聚进行阻燃改性,使得阻燃剂以化学键结合在丙烯酸酯高分子链中,从而具有本征阻燃的作用,这种方法能克服前者出现的问题,具有广阔的发展前景。

在众多的阻燃元素体系中,磷元素阻燃体系受热可分解为磷的含氧酸覆盖于燃烧体表面,隔绝氧气,并且促进燃烧体表面脱水成炭,形成炭化层,阻隔热向聚合物内部的传递,能够大大提高树脂的阻燃性能,同时具有低毒、持久、价廉等优点,引起了人们的普遍关注。Qian 等合成了一种多官能度的含P、N 的丙烯酸酯单体并将其与环氧丙烯酸酯单体通过紫外光固化反应制备阻燃涂层,当阻燃单体添加量为20%(wt)时,涂层的LOI 值达到29。Wang 等以THF 为溶剂,三乙胺、二氯磷酸苯酯与甲基丙烯酸羟乙酯制备2-甲基丙烯酸苯基磷酸酯,并将其与甲基丙烯酸甲酯共聚,当单体用量为20%(wt)时,共聚物可通过UL-94 V-0 级。Price 等合成了一系列含有磷酸酯基团的含磷丙烯酸酯共聚单体,制备的聚合物取得较好的阻燃效果。虽然上述的研究方法可以制备得到具有较好阻燃性能的丙烯酸聚合物,但是以上含磷单体的制备方法存在反应原料昂贵、反应条件苛刻或是产品转化率低等缺点,难以进行工业化生产应用的推广。近年来有报道以甲基丙烯酸羟乙酯和五氧化二磷为原料制备甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯单体,但是,尚未有文献报道将甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯单体用于制备阻燃丙烯酸乳液。

以甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯为含磷单体制备含磷丙烯酸乳液,在磷单体含量为30%(wt)以内时,可以制备得到具有高转化率、低凝胶率且储存稳定性能优良的含磷丙烯酸乳液。红外光谱结果证明含磷单体通过自由基共聚的方式引入聚合物分子链段中。当树脂体系中引入30%(wt)的含磷单体,树脂的LOI可达到29.5%,并通过UL-94 测试V0 级别。700℃的成碳率可达到54%(wt),通过SEM 对含磷丙烯酸树脂燃烧后的微观形貌进行观察,进一步证明了磷元素在丙烯酸树脂体系中主要起到凝聚相阻燃作用。

来源:网络

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