彩鋼夾芯板用聚氨酯膠的阻燃性能研究

賈正仁，畢繼輝，董曉紅，魏 丁

（1.揚州晨化新材料股份有限公司，江蘇 揚州 225800；2.開封市海雯聚氨酯有限公司，河南 開封 475000）

彩鋼夾芯板用聚氨酯膠的阻燃性能研究

賈正仁1，畢繼輝1，董曉紅1，魏 丁2

（1.揚州晨化新材料股份有限公司，江蘇 揚州 225800；2.開封市海雯聚氨酯有限公司，河南 開封 475000）

通過改變阻燃劑的含量，制備了不同阻燃性能的彩鋼夾芯板用聚氨酯膠。討論了阻燃劑用量對阻燃膠的阻燃效果、反應時間以及拉伸剪切強度的影響。結(jié)果表明，在聚氨酯膠中添加阻燃劑TCEP，可提高膠的阻燃性，而對反應時間和拉伸剪切強度影響較小。TCEP質(zhì)量分數(shù)在20%時，膠的氧指數(shù)達到B2級阻燃要求。

聚氨酯膠；夾芯板；阻燃

彩鋼夾芯板是雙面金屬板和輕質(zhì)芯材用膠粘劑粘接而成的一種新型建材，具有美觀、質(zhì)量輕、安裝快捷、保溫隔熱、可塑性較強以及強度較高等優(yōu)點，廣泛應用于大型廠房、超市、醫(yī)院和倉庫等建筑場所。

夾芯板的芯材主要有聚苯乙烯板（EPS）、聚氨酯泡沫板（PU）、酚醛泡沫板（PF）和巖棉板（RW）等，粘接芯材與夾芯板一般使用雙組分聚氨酯膠。酚醛泡沫和巖棉板具有良好的阻燃性，阻燃級別可以達到A級，聚苯乙烯和聚氨酯泡沫板屬于可燃泡沫，未經(jīng)阻燃處理的聚苯乙烯板氧指數(shù)一般在16%左右[1]，未經(jīng)阻燃處理的聚氨酯泡沫板氧指數(shù)在17%左右[2]。國內(nèi)外針對聚苯乙烯板和聚氨酯泡沫板的阻燃研究較多[3～6]，目前均可以做到B2級或者B1級阻燃，但對粘接芯材與金屬板的聚氨酯膠阻燃研究比較少，本研究主要對彩鋼夾芯板用聚氨酯膠阻燃性能進行了研究。

1 實驗部分

1.1 主要原料及儀器

聚氨酯膠，工業(yè)級（AB雙組分），開封市海雯聚氨酯有限公司；阻燃劑TCEP，工業(yè)級，揚州晨化新材料股份有限公司。

MZ-2000A型萬能試驗機，江都明珠試驗機械有限公司；NDJ-7型黏度計，上海平軒科學儀器有限公司；JF-3型氧指數(shù)測定儀，南京江寧分析儀器有限公司。

1.2 樣品的制備

分別將質(zhì)量分數(shù)為0、5%、10%、15%和20%的阻燃劑TCEP配制成5個A組分膠，測25 ℃的黏度。在30 ℃條件下分別取A組分50 g，B組分50 g，依次倒入塑料杯中，電動攪拌5 s，倒入不銹鋼托盤，記錄初始反應時間。待膠熟化24 h后，測試制品的氧指數(shù)。按照GB/T 7124—2008標準，將A、B組分攪拌后倒入2鐵片之間制備檢測拉伸剪切強度的標準樣。

1.3 表征方法

（1）黏度：采用黏度計進行測定。

（2）阻燃效果：采用氧指數(shù)測定儀檢測樣品的氧指數(shù)來表征阻燃膠的阻燃效果（樣品尺寸為100 mm×10 mm×10 mm）。

（3）拉伸剪切強度：按照GB/T 7124—2008標準，采用萬能試驗機進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 TCEP含量對膠粘劑黏度的影響

聚氨酯膠A、B組分黏度差太大會導致噴槍混合出現(xiàn)問題，阻燃劑TCEP含量對膠粘劑黏度的影響如表1所示。由表1可知：添加阻燃劑TCEP對A組分黏度的影響較小，這是由于A組分黏度與阻燃劑TCEP的黏度比較接近，因此，阻燃劑TCEP的添加不會導致A組分的黏度出現(xiàn)大幅波動。隨著阻燃劑TCEP添加量的增加，A組分的相容性變好，外觀由半透明變?yōu)橥该鳌?/p>

2.2 阻燃劑TCEP含量對阻燃性能的影響

表1 TCEP含量對膠粘劑黏度的影響Tab.1 Effect of TCEP content on adhesive viscosity

根據(jù)GB 8624—2012 《建筑材料及制品燃燒性能分級》標準，B1級氧指數(shù)為30以上，B2級氧指數(shù)為26以上。圖1是阻燃劑TCEP含量對聚氨酯膠阻燃性能的影響，不加阻燃劑TCEP的膠，氧指數(shù)為22.4%，屬于離火5 s自熄的可燃物，隨著阻燃劑TCEP用量的增加，聚氨酯膠的氧指數(shù)逐漸增大，但是增加幅度逐漸變小。當A組分中阻燃劑TCEP含量達到20%時，氧指數(shù)達到26.5%，達到阻燃的B2級標準。

圖1 阻燃劑TCEP含量對阻燃性能的影響Fig.1 Effect of TCEP content on flame retardancy

2.3 阻燃劑TCEP含量對初始反應時間的影響

彩鋼夾芯板一般使用連續(xù)法生產(chǎn)工藝，膠的反應時間對產(chǎn)品有較大影響。膠的反應速度太快，可能導致彩鋼板和芯材接觸之前固化，從而影響產(chǎn)品的粘接效果。表2是阻燃劑TCEP添加量對反應時間的影響。由表2可知：添加阻燃劑TCEP對初始反應時間的影響較小，不影響生產(chǎn)施工。

表2 阻燃劑TCEP含量對初始反應時間的影響Tab.2 Effect of TCEP content on initial reaction time

2.4 阻燃劑TCEP含量對膠拉伸剪切強度的影響

由表3可知：添加阻燃劑TCEP之后，對膠拉伸剪切強度的影響可以忽略。

表3 阻燃劑TCEP含量對膠拉伸剪切強度的影響Tab.3 Effect of TCEP content on tensile shear strength

3 結(jié)論

在彩鋼夾芯板聚氨酯膠中添加阻燃劑TCEP可以提高A組分的相容性和膠的阻燃性，對膠的黏度、反應時間和拉伸剪切強度影響較小。當阻燃劑TCEP質(zhì)量分數(shù)在20%時，膠的氧指數(shù)可達26.5%，達到B2級阻燃要求。

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Study on flame retardance of polyurethane adhesives for color steel sandwich board

JIA Zheng-ren1, BI Ji-hui1, DONG Xiao-hong1, WEI Ding2
(1.Yangzhou Chenhua New Material Co., Ltd., Yangzhou, Jiangsu 225800, China; 2.Kaifeng Haiwen Polyurethane Co., Ltd., Kaifeng, Henan 475000, China)

In this paper, we prepared the polyurethane adhesive products with different content of flame retardant TCEP and discussed the effects of flame retardant amount on the flame-retarding efficiency, reaction time and tensile shear strength of the adhesive products. The results showed that adding flame retardant TCEP in polyurethane adhesive increased the flame retardancy of adhesive products, but had a little effect on the reaction time and tensile shear strength of adhesive products. When the TCEP content was 20%, the oxygen index of adhesive products reached the B2 grade of flame retardant requirements.

polyurethane; sandwich board; flame retarding

TQ 433.4+32

A

1001-5922（2016）12-0044-03

2016-07-20

賈正仁（1983-），男，主要從事聚氨酯原材料的合成和應用研究，E-mail：jzr_2001@126.com。