Page 152 - 2025水性涂料虚拟专辑

李安 等：氮化硼基导热/阻燃水性涂料的制备

0. 156 W/（m K）。随着 MF@BNNS 质量分数的增加，
导热系数/[W MF@BNNS 可以有效提升涂层的导热性能。当添加
-1 ] ·（m·K） 涂层的导热系数显著提升，相比于空白涂层，分别提
升了 5. 77%、14. 74%、17. 90% 和 35. 90%，表明

2. 0%的BNNS后，涂层的导热系数为0. 208 W/（m K），
表明 BNNS 可以显著提升涂层的导热能力，但是由于

现象，进而影响涂层导热效率的提高。
与涂料中高分子树脂相容性差，添加后会引起团聚
KG
8 2. 5 涂层的阻燃性能
图3 涂层的导热系数 采用 形量热仪测试了涂层的热释放速率
Fig. 3 Thermal conductivity of coating
（HRR）和总释放热（THR），以及燃烧过程的产烟率
由图 3 可知，空白涂层的导热系数很低，只有 （SPR）和总产烟量（TSP），结果如图4所示。

（kW·m -2 ） HRR/ （MJ·m -2 ） THR/ （m 2 ·s -1 ） SPR/×10 -2 TSP/m 2

t/s
t/s
t/s t/s
（a）—HRR （b）—THR （c）—SPR （d）—TSP

图4 涂层的 性能
Fig. 4 Flame retardancy of coating
由图 4（a）可知，空白涂层在燃烧过程的峰值热 之下，加入 BNNS 后，烟雾释放速率呈现增大趋势，这
释放速率（PHRR）高达 723. 77 kW/m ，随着 BNNS 和 可能是由于 BNNS 的团聚引起阻燃功能发挥不充分，
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MF@BNNS 的加入，涂层的 PHRR 明显降低，分别下 部分区域燃烧速率不一致，进而导致烟雾释放速率
降了 9. 30% 和 15. 21%，表明 BNNS 和 MF@BNNS 能 变大。从图 4（d）可以看出，加入 BNNS 和 MF@BNNS
够有效阻碍涂层燃烧过程的热量释放。从图 4（b）可 后 ，涂层的 TSP 从 空 白 样的 8. 41 m 分 别 下 降 至
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知 ，当 涂 料中 加 入 BNNS 和 MF@BNNS 后 ，涂 层 的 4. 62 m 和 0. 93 m ，下降率高达 45. 07% 和 88. 94%，
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THR显著降低，分别从空白涂层的 441. 24 MJ/m 下降 再次证实 MF@BNNS 具有优异的阻燃和抑烟
2
至 345. 33 MJ/m 和 326. 93 MJ/m ，下降率 分别为 功能。
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21. 74%和25. 91%。从图4（c）可以看出，与空白涂层 2. 6 涂层燃 的 层分析
相比，加入 MF@BNNS 后，涂层的 SPR 急剧下降，当燃 为进一步研究 MF@BNNS 对涂层的阻燃机理，采
烧到 600 s 后，基本上没有烟雾释放，可见 MF@BNNS 用 SEM 观测了涂层燃烧后的炭层微观形貌，结果如
能够显著抑制烟雾释放速率。文献中多报道 MF 在 图5所示。
燃烧过程中会生成 N 等不燃气体，用以稀释可燃物 由图 5 可以看出，空白涂层在燃烧后，炭层表面
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的浓度，热解过程产生的水也会使体系温度下降，从 非常疏松，有许多小孔 ，加入 MF@BNNS 后，炭层表
而抑制燃烧行为的 延。此外，由于 MF 对 BNNS 的 面附着一层胶状物，且残炭更加紧 致密。经过 EDS
包埋作用，尺寸变厚[图 1（b），MF 和 BNNS 可以协同 分析，发现该区域含有 C、N、O、B等元素，表明此处为
]
阻燃，起到阻碍热量和烟雾释放的双重功能。相比 未完全燃烧的 MF@BNNS。 与空白涂层和加入

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