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摘要：
設計了一種“三明治”阻燃結構涂層油畫布，對比分析了阻燃結構類型，阻燃劑類型及用量對油畫布阻燃性能的影響，并對聚磷酸銨類“三明治”阻燃結構油畫布的阻燃機理進行了初步探討。
關鍵詞：
油畫布；阻燃劑；涂層；打印
隨著藝術品數碼復制技術的不斷成熟，以及國內文化產品市場的不斷發展，特別是“80后”成為消費主力軍以后，對油畫藝術裝飾品的需求越來越大，使數碼噴墨油畫作為一種新興油畫走進了千家萬戶。數碼噴墨油畫布是織物涂層布的一種［1］，是在紡織品表面涂布功能涂層后形成的產品，一般由三層結構構成，分別為基布、打底層、吸墨層三層結構，亦稱之為影像輸出用油畫布或寫真油畫布。我國從本世紀初開始有開發數碼噴墨油畫布類產品的報道，如劉皚若等［2］開發了一種新型丙烯酸油畫布涂料，并詳細研究了該丙烯酸油畫布涂料的組成、特點以及涂布工藝；肖秋利［3］利用特種棉紗制備了油畫布用棉質基布；林先核等［4］開發了一種交聯型高黏度醋－丙共聚油畫布膠；馬躍英等［5］研究了油畫布底層和固色劑對油畫布噴墨打印色密度的影響，通過涂布合適的底層及在吸墨層中使用匹配的固色劑提高了油畫布的色密度。相對于常規數碼噴墨油畫布的研究與開發，關于阻燃型油畫布工藝技術開發的報道幾乎沒有，而油畫布作為室內裝飾產品，部分歐美發達國家已要求必須達到一定的阻燃標準才可應用于室內裝飾、裝潢，我國亦有同樣趨勢。因此，本文在前期研究的基礎上［6～8］，設計開發了一種“三明治”阻燃結構類型的油畫布，對比分析了阻燃結構類型，阻燃劑類型及用量對油畫布阻燃性能的影響，并對其阻燃機理進行了初步探討。
1實驗部分
1．1儀器設備與原料
1．1．1儀器設備智能型實驗室砂磨分散機，江陰市精誠化工機械有限公司；電子分析天平，上海卓精電子有限公司；自動多功能涂布器，常州市華東磨具有限公司；干燥箱，上海成順儀器儀表有限公司；UL94水平垂直燃燒儀，溫州方圓儀器有限公司。
1．1．2原料阻燃劑，濟南泰星精細化工有限公司；吸墨涂料，南通華潤新材料有限公司；VAE乳液，美國塞拉尼斯公司；六偏磷酸鈉，重質碳酸鈣（1250目），均為普通工業品，市售；滌綸基布（600D×600D），蘇州盛澤。
1．2樣品制備與表征分析
1．2．1打底層涂料制備用電子分析天平秤取180g水，6g六偏磷酸鈉，400g重質碳酸鈣（或阻燃劑）用砂磨分散機高速分散（4000～5000r／m）30～45min，加入300gVAE乳液繼續高速攪拌10～20min，180目濾布過濾待用。
1．2．2浸涂阻燃劑溶液配置將低聚磷酸銨阻燃劑溶于水中，攪拌配制得到20％濃度的聚磷酸銨水溶液。
1．2．3阻燃油畫布樣品制備工藝浸涂工藝———將待處理織物浸入阻燃液中，取出使用軋車扎去多余阻燃液，控制軋余率為80％，經干燥箱約105℃烘干后，刮涂打底層涂料（干基約40g／m2），同樣條件烘干，再刮涂吸墨涂料（干基約25g／m2），烘干后形成油畫布產品。刮涂工藝———將阻燃劑作為填料或者添加劑添加到打底層涂料配方中，替代部分重質碳酸鈣，制備成阻燃打底層涂料，使用刮刀刮涂在未經浸涂處理的基布上，干燥后，再刮涂吸墨涂料形成油畫布產品。
1．2．4燃燒性能測試與判定用UL94水平垂直燃燒儀按照GB／T5455－1997《紡織品燃燒性能試驗垂直法》規定進行測試。根據GBT17591－2006《阻燃織物》進行判定。
2結果和討論
2．1單獨浸涂基布阻燃工藝對油畫布阻燃性能的影響選用了溶于水的低聚磷酸銨作為織物浸涂阻燃劑，對基布進行浸涂處理后，制備了阻燃型油畫布樣品，并對未進行阻燃處理的常規油畫布、阻燃基布及阻燃型油畫布進行了阻燃測試，具體見表1。常規油畫布遇火迅速燃燒；基布經浸涂阻燃工藝處理后，其阻燃級別達到國家標準B1級別；經浸涂阻燃處理后的油畫布，遇火同樣迅速燃燒，結合燃燒過程，其燃燒火焰沿著涂層一側向上燃燒，通過對比可以說明油畫布的燃燒過程，不僅基布參與了燃燒，同時因油畫的涂層含有大量的有機成分，也參與了油畫布的燃燒，可見僅僅采用浸扎的方式處理基布，而涂料中未添加阻燃劑，達不到阻燃要求。
2．2“三明治”阻燃結構油畫布的設計及不同阻燃劑對油畫布阻燃性能的影響根據2．1中的試驗結果，結合油畫布三層結構———基布、打底層、吸墨層結構，設計了打底層為阻燃層的“三明治”結構阻燃油畫布，即用阻燃劑作為填充料替換一部分打底層中的重質碳酸鈣制備阻燃型打底料，進而涂布得到阻燃型油畫布。表2為采用不同類別的阻燃劑替換掉打底層涂料中的80％的重質碳酸鈣，并利用刮涂工藝涂布制備的阻燃型油畫布測試結果。從表2中可以看出，不同類型阻燃劑阻燃效果各異，采用十溴二苯醚和高聚磷酸銨為阻燃劑制備的油畫布，其阻燃級別達可達到B1級，其中又以高聚磷酸銨效果最好。
2．3阻燃劑添加量對“三明治”阻燃結構油畫布阻燃性能的影響表3為高聚磷酸銨添加量對油畫布阻燃性能的影響。從表3中可以看出，隨著阻燃劑替代重質碳酸鈣的量的增加，油畫布逐漸具有阻燃效果，當替代量達到50％時，油畫布的阻燃級別可以達到B2級，當替代量達到80％時，油畫布的阻燃級別可以達到B1級。2．4高聚磷酸銨在“三明治”阻燃結構油畫布中的阻燃機理初探高聚磷酸銨為含P、N化合物，其中含磷量約為30％～32％，含氮量約為14％～16％，在加熱過程中可以釋放出聚偏磷酸、氨氣、氮氣、水蒸氣等無機酸和不燃型氣體［9］，具有了膨脹型阻燃劑三要素中的兩個———即酸源和氣源；而油畫布的面涂涂層和基布正好提供了膨脹型阻燃劑三要素中的另一個要素———碳源，涂層中含有大量的聚乙烯醇，基布為聚酯纖維布，可為阻燃體系提供生成多孔碳層的物質，因此該阻燃油畫布的阻燃機理為膨脹型阻燃機理。“三明治”阻燃結構的油畫布在遇火燃燒時，在約250℃的溫度起，先由高聚磷酸銨釋放聚偏磷酸和氨氣等物質，聚酯纖維及涂層膠質成分發生熔融；隨著溫度的升高，聚偏磷酸與涂層中聚乙烯醇發生酯化反應，釋放出水蒸氣和氨氣；釋放的不燃性氣體使熔融體系膨脹發泡，同時，聚酯纖維和酯化產物發生脫水成碳，形成無機物和碳殘余物，體系進一步膨脹發泡，最后形成了多孔泡沫碳層，該碳層對油畫布起到了隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的作用，從而達到了油畫布阻燃的目的。
3結論
利用在寫真油畫布打底層中添加阻燃劑的方式，設計并制備了“三明治”阻燃結構型油畫布，對該油畫布的阻燃性能行了表征分析，并對阻燃機理進行了初步探討，研究結果表明：（1）因涂層為有機物，可參與燃燒，因此單獨對基布進行阻燃處理無法使油畫布具有良好的阻燃性能。設計的“三明治”結構阻燃油畫布可以達到很好的阻燃效果。（2）以高聚磷酸銨為填料，替代一部分重質碳酸鈣制備油畫布打底層涂料，制備“三明治”結構油畫布，其阻燃級別最高可以達到B1級。（3）以高聚磷酸銨為阻燃劑制備的“三明治”結構阻燃油畫布，其阻燃機理為膨脹型阻燃機理，高聚磷酸銨提供酸源和氣源，基布和涂層提供碳源，燃燒過程中在油畫布表面形成了隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的多孔泡沫碳層。
參考文獻
［1］羅瑞林．織物涂層技術［M］．北京：中國紡織出版社，2007．
［2］劉皚若，王淑敏．LZM新型丙烯酸油畫布涂料研究［J］．許昌師專學報：2000，19（5）：50－52．
［3］肖秋利．油畫底布的研制［J］．陜西紡織，2001（3）：46－47．
［4］林先核，潘智遠．交聯型高黏度醋－丙共聚油畫布膠的研制［J］．中國膠黏劑，2003，12（4）：42－45．
［5］馬躍英，王桂云，鄧玉美．底層和固色劑對油畫布色密度的影響［J］．影像技術，2012（4）：6－7．
［6］王玉豐，黃紅生，陸建輝．納米級數碼彩色噴墨打印紙專用涂料的研制［J］．造紙化學品，2005，17（4）：32－35．
［7］陸建輝，王玉豐，黃紅生．納米級環保型彩色數碼打印紙專用涂料［P］．CN10065636．0，2007－11－28．
［8］王玉豐，黃紅生，陸建輝．彩色噴墨打印紙性能研究［J］．中國造紙，2005，24（7）：74－75．
［9］何小芳，張崇，代鑫，等．聚磷酸銨膨脹型阻燃劑在聚合物中應用的研究進展［J］．塑料助劑，2011，86（2）：
作者：王玉豐 羅孝勇 陸建輝 鄒競 單位：江蘇格美高科技發展有限公司院士工作站