站内搜索:
首页 > 新闻中心 > 研究进展
 
透明阻燃纳米复合涂层的新进展
文章来源:SKLFS  作者:邢伟义  发布时间:2012-04-21 18:53:00

  近年来,火灾的频繁发生,给人类社会带来巨大破坏,对人类的生命、财产以及生态环境构成很大威胁。为了减少火灾对人类生活的影响,人们采取了各种方法对材料进行防火保护,阻燃防火涂层因其在为基材提供防火保护的同时,而不影响基材本身的物理机械等性能而受到人们高度关注和重视。然而阻燃防火涂层成熟产品较少,远远不能满足社会和人们的需要。因此,进一步开展透明阻燃防火涂层的研究,开发新型的透明阻燃涂层,对完善和充实防火涂层体系有着重要意义。
  近年来,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室胡源教授课题组围绕如何通过分子调控以及涂层结构和组分变化,寻找可行的新型阻燃单体设计的新途径等开展研究,在透明阻燃纳米复合涂层的设计与制备领域取得了一系列新进展。相关研究结果已发表在Polymer, Materials Chemistry and Physics, Polymers for Advanced Technologies等国际著名刊物上,并获得授权发明专利3项。
  阻燃防火涂层虽然能够对材料实施防火保护,然而其还存在固化时间长,透明性不高,有大量有机挥发性气体(VOC)释放等缺点,同时阻燃防火涂层与基材之间的作用机制以及如何提高涂层的附着力和力学性能都是急需解决的棘手的科学难题和瓶颈技术。基于此,该研究组通过分子设计,合成含磷、氮、硅反应型阻燃单体,结合紫外光固化技术和纳米复合技术,成功制备多种透明阻燃纳米复合涂层。基于膨胀阻燃机理,调控涂层结构中的磷氮元素比例关系,制备出多种膨胀型紫外光固化阻燃涂层(如图1)。涂层具有较高的透明性、极限氧指数(LOI)和成炭率以及较低的热释放速率峰值,能生成致密的膨胀的炭层。

图1.透明阻燃涂层的膨胀性(左)和透明性(右) 

  将涂层应用于织物和木材的防火保护。研究结果表明: 涂层对棉织物有较好的保护作用,可有效降低棉织物的热释放速率峰值和总热释放,降低其燃烧性能。涂层也能够有效地保护木板不受火焰的烧蚀,有效降低炭化体积和质量损失,延长耐火烧蚀时间,并具有优良的膨胀炭化性能,(如图2)。相关研究成果发表在《材料物理与化学》和《有机涂层进展》上。该类透明阻燃涂层在“十一五”科技支撑计划“以布达拉宫为代表的高原古建筑火灾安全技术研究”的到应用,并为西藏拉萨布达拉宫的维修和改造提供了理论依据和数据支持。

(1)木板燃烧前的照片

(2)木板燃烧后的照片

(3)木板的热释放速率

(4)木板的总热释放

图2.透明阻燃涂层对木材的保护

 
 
相关链接
联系我们
安徽省合肥市金寨路96号
中国科学技术大学
火灾科学国家重点实验室
邮政编码:230026
   
Tel:(+86)551 63601651
Fax:(+86)551 63601669
E-mail:sklfs@ustc.edu.cn
Copyright © 1990-2011 State Key Laboratory of Fire Science, University of Science and Technology of China
火灾科学国家重点实验室 版权所有 皖ICP备:002106505 号