彩钢夹芯板用聚氨酯胶的阻燃性能研究

贾正仁，毕继辉，董晓红，魏 丁

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

彩钢夹芯板用聚氨酯胶的阻燃性能研究

贾正仁1，毕继辉1，董晓红1，魏 丁2

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

通过改变阻燃剂的含量，制备了不同阻燃性能的彩钢夹芯板用聚氨酯胶。讨论了阻燃剂用量对阻燃胶的阻燃效果、反应时间以及拉伸剪切强度的影响。结果表明，在聚氨酯胶中添加阻燃剂TCEP，可提高胶的阻燃性，而对反应时间和拉伸剪切强度影响较小。TCEP质量分数在20%时，胶的氧指数达到B2级阻燃要求。

聚氨酯胶；夹芯板；阻燃

彩钢夹芯板是双面金属板和轻质芯材用胶粘剂粘接而成的一种新型建材，具有美观、质量轻、安装快捷、保温隔热、可塑性较强以及强度较高等优点，广泛应用于大型厂房、超市、医院和仓库等建筑场所。

夹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）和岩棉板（RW）等，粘接芯材与夹芯板一般使用双组分聚氨酯胶。酚醛泡沫和岩棉板具有良好的阻燃性，阻燃级别可以达到A级，聚苯乙烯和聚氨酯泡沫板属于可燃泡沫，未经阻燃处理的聚苯乙烯板氧指数一般在16%左右[1]，未经阻燃处理的聚氨酯泡沫板氧指数在17%左右[2]。国内外针对聚苯乙烯板和聚氨酯泡沫板的阻燃研究较多[3～6]，目前均可以做到B2级或者B1级阻燃，但对粘接芯材与金属板的聚氨酯胶阻燃研究比较少，本研究主要对彩钢夹芯板用聚氨酯胶阻燃性能进行了研究。

1 实验部分

1.1 主要原料及仪器

聚氨酯胶，工业级（AB双组分），开封市海雯聚氨酯有限公司；阻燃剂TCEP，工业级，扬州晨化新材料股份有限公司。

MZ-2000A型万能试验机，江都明珠试验机械有限公司；NDJ-7型黏度计，上海平轩科学仪器有限公司；JF-3型氧指数测定仪，南京江宁分析仪器有限公司。

1.2 样品的制备

分别将质量分数为0、5%、10%、15%和20%的阻燃剂TCEP配制成5个A组分胶，测25 ℃的黏度。在30 ℃条件下分别取A组分50 g，B组分50 g，依次倒入塑料杯中，电动搅拌5 s，倒入不锈钢托盘，记录初始反应时间。待胶熟化24 h后，测试制品的氧指数。按照GB/T 7124—2008标准，将A、B组分搅拌后倒入2铁片之间制备检测拉伸剪切强度的标准样。

1.3 表征方法

（1）黏度：采用黏度计进行测定。

（2）阻燃效果：采用氧指数测定仪检测样品的氧指数来表征阻燃胶的阻燃效果（样品尺寸为100 mm×10 mm×10 mm）。

（3）拉伸剪切强度：按照GB/T 7124—2008标准，采用万能试验机进行测定。

2 结果与讨论

2.1 TCEP含量对胶粘剂黏度的影响

聚氨酯胶A、B组分黏度差太大会导致喷枪混合出现问题，阻燃剂TCEP含量对胶粘剂黏度的影响如表1所示。由表1可知：添加阻燃剂TCEP对A组分黏度的影响较小，这是由于A组分黏度与阻燃剂TCEP的黏度比较接近，因此，阻燃剂TCEP的添加不会导致A组分的黏度出现大幅波动。随着阻燃剂TCEP添加量的增加，A组分的相容性变好，外观由半透明变为透明。

2.2 阻燃剂TCEP含量对阻燃性能的影响

表1 TCEP含量对胶粘剂黏度的影响Tab.1 Effect of TCEP content on adhesive viscosity

根据GB 8624—2012 《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准，B1级氧指数为30以上，B2级氧指数为26以上。图1是阻燃剂TCEP含量对聚氨酯胶阻燃性能的影响，不加阻燃剂TCEP的胶，氧指数为22.4%，属于离火5 s自熄的可燃物，随着阻燃剂TCEP用量的增加，聚氨酯胶的氧指数逐渐增大，但是增加幅度逐渐变小。当A组分中阻燃剂TCEP含量达到20%时，氧指数达到26.5%，达到阻燃的B2级标准。

图1 阻燃剂TCEP含量对阻燃性能的影响Fig.1 Effect of TCEP content on flame retardancy

2.3 阻燃剂TCEP含量对初始反应时间的影响

彩钢夹芯板一般使用连续法生产工艺，胶的反应时间对产品有较大影响。胶的反应速度太快，可能导致彩钢板和芯材接触之前固化，从而影响产品的粘接效果。表2是阻燃剂TCEP添加量对反应时间的影响。由表2可知：添加阻燃剂TCEP对初始反应时间的影响较小，不影响生产施工。

表2 阻燃剂TCEP含量对初始反应时间的影响Tab.2 Effect of TCEP content on initial reaction time

2.4 阻燃剂TCEP含量对胶拉伸剪切强度的影响

由表3可知：添加阻燃剂TCEP之后，对胶拉伸剪切强度的影响可以忽略。

表3 阻燃剂TCEP含量对胶拉伸剪切强度的影响Tab.3 Effect of TCEP content on tensile shear strength

3 结论

在彩钢夹芯板聚氨酯胶中添加阻燃剂TCEP可以提高A组分的相容性和胶的阻燃性，对胶的黏度、反应时间和拉伸剪切强度影响较小。当阻燃剂TCEP质量分数在20%时，胶的氧指数可达26.5%，达到B2级阻燃要求。

[1]毛朝君,卢国建,葛欣国,等.聚苯乙烯彩钢夹芯板阻燃技术的研究[J].消防技术与产品信息,2013,26(4):36-41.

[2]袁才登,曾海唤,王健,等.复合无机无卤阻燃剂改性聚氨酯泡沫及性能研究[J].高校化学工程学报,2014, 28(6):1373-1377.

[3]胡爽,翟金国,叶文,等.无卤阻燃聚氨酯外墙保温材料[J].广州化工,2015,43(1):59-61.

[4]王爱华,耿占锁,秦桑路,等.热固型高阻燃膨胀聚苯板(EPS)制造工艺及技术研究[J].墙材革新与建筑节能, 2014,20(1):57-59.

[5]Ye L,Meng XY,Ji X,et al.Synthesis and characterization of expandable graphitepoly(methyl methacrylate) composite particles and their application to flame retardation of rigid polyurethane foams[J].Polymer Degradation and Stability,2009,94(6):971-979.

[6]Gao L,Zheng G,Zhou Y,et al.Thermal performances and fire behaviors of rosin-based rigid polyurethane foam nanocomposites[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2015, 119(1):411-424.

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

贾正仁（1983-），男，主要从事聚氨酯原材料的合成和应用研究，E-mail：jzr_2001@126.com。