中文摘要：

光固化膨胀阻燃涂层在钢结构涂层、木材涂层和透明涂层领域有重要应用。制备具有高膨胀度和碳层高温稳定性好的阻燃涂层是研究的重要方向。本项目设计制备了纯丙光固化树脂、有机磷杂环丙烯酸酯单体、三聚氰胺基甲基丙烯酸酯树脂，并结合季戊四醇三丙烯酸酯制备了光固化膨胀阻燃涂层。采用自制设备对膨胀碳层的膨胀过程进行监测，研究其膨胀动力学，结合升温红外、高温流变、热重分析和质谱测试等方法揭示涂层降解和膨胀过程的机理及其与结构的关系规律。结合光固化膨胀阻燃涂层体系制备了有机无机杂化阻燃体系，采用锥形量热计、热重分析、拉曼光谱仪和扫描电镜等研究纳米溶胶的引入对涂层阻燃性能、碳层高温稳定性能、碳层结构和形貌等方面的影响，揭示纳米粒子对膨胀阻燃涂层的影响机制。本项目研究成果对深入理解膨胀阻燃涂层膨胀机理和高温稳定机制及指导高性能光固化膨胀涂层的结构设计具有重要意义。

结论摘要：

本项目完成了预定的研究目标。通过分子设计制备了纯丙类光固化树脂体系，包括纯丙类丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和水分散光固化聚氨酯体系，同时设计合成了1种有机磷杂环光固化单官能团单体、1种双官能团含磷丙烯酸酯单体和2种多官能团的含三聚氰胺结构的光固化树脂，围绕这些树脂和单体申请了3项国家发明专利。采用升温红外光谱和热重分析研究了这些树脂、单体固化膜的热降解机理，并在此机理的支撑之下，结合季戊四醇三丙烯酸酯制备了2个系列的光固化膨胀阻燃涂层。采用热重分析、升温红外和恒温红外等对涂层的热降解机理进行了深入研究，结果表明含磷单体可以在低温下降解生成多聚磷酸的结构，并促进涂层成碳，在复合体系中与三聚氰胺结构复合在300~450℃生成磷氮复合碳层，该碳层在450~550℃进一步快速降解生成碳层和含氮不燃性气体。项目创新性的设计了一套监测设备，并用来监测膨胀阻燃涂层的受热膨胀过程，结果表明磷氮的复合能够有效促进涂层膨胀，膨胀的主要温度范围在450~550℃之间，这也揭示了所制备的磷氮复合体系的膨胀阻燃机理主要发生在磷氮复合碳层的进一步降解阶段。为了进一步提高碳层的高温热稳定性，研究了多种有机无机杂化体系，并初步探讨其对阻燃性能的影响。通过项目研究，发表学术论文12篇，其中8篇SCI收录，2篇中文核心期刊，申请3项发明专利，1项获授权。