阻燃预警涂层的制备工艺及性能
摘要：阐述了阻燃预警涂层的研究背景及意义；介绍阻燃涂层的研究及应用；介绍传统火灾报警机制及不足处；介绍了阻燃预警涂层在预警方向的研究及应用
关键词：阻燃涂层；火灾探测器；阻燃预警涂层
- 背景及意义
社会对轻质材料的需求越来越大，尤其是在建筑、装饰、交通、家具、电缆和电气设备等领域[1,2]。然而，许多常见的轻质材料，如聚合物和木材，是高度易燃的，它们的广泛应用加剧了防火安全问题[3,4]。近年来，由于聚合物和木材的使用而引起的火灾事故的频率越来越高[5]，这大大提高了人们对其防火安全的关注。一个合适的阻燃剂可以延缓这些材料的点火时间或抑制火焰蔓延，从而消除火灾隐患，减少生命和财产损失。
长期以来人们投入大量精力来提高木头、塑料、纺织品等的防火性能，到目前为止被广泛应用的防火方法主要有三种：第一种方法是低成本的快速混合技术，将阻燃剂用机械方法混合于聚合物基体中，然而，有效的阻燃效果是需要加载大量的阻燃剂，这将对材料的强度和弹性模量等造成重大的影响；第二种方法是通过化学改性的方法将含有阻燃作用的官能团修饰到材料基体上，进而降低材料的易燃性，将阻燃元素变成聚合物链的一个组成部分，得到具有更高的阻燃效率和更长的耐久性阻燃效果，但这种方法会改变大部分聚合物的形态和物理性质，比如熔点、密度和玻璃转化温度等，会对某些材料的工业生产造成困扰；第三种方法是表面处理即使用阻燃防火涂料，这已成为一种最方便、最经济和最有效的方法[6]。
同时，不光材料的易燃性是影响火灾蔓延的因素，火灾报警系统也是一大因素之一。市场上有大量的商用火灾报警系统，如烟雾探测器、红外火焰探测器等，但其预警防火效果并不理想。因为现有的火灾报警器距燃烧源有一定的距离；另外，只有当烟气浓度或红外探测温度达到一定的临界值时，才可以触发火灾报警器。因此，火灾预警响应不灵敏(响应时间超过100 s)[7]，错过了人们疏散的最佳时机，也使得灭火更加困难。随着人们对室内居住环境的重视和大数据的发展，使得开发预警和阻燃的功能性涂层具有重要的现实意义。
功能性涂层是通过引入功能分子或基团，涂层可以智能地响应周围环境的变化，包括应变、温度、pH值、湿度和光照。我们可以在可燃性材料的表面涂覆一层温度响应型的涂料，当物体温度变化时，可使涂层本身发生一系列的变化，从而做出报警的反应。比如，Wu和他的同事[8]开发了一种基于氧化石墨烯（GO）和硅树脂的火灾报警涂层。氧化石墨烯可以在高温下还原成石墨烯，从而引起涂层的电阻变化，大约在3秒内表现出快速持续的火焰报警响应。同时该涂层显著提高了聚合物基板的阻燃性。
因此，本论文尝试利用阻燃涂层的多功能性，将阻燃功能跟预警功能结合在一体，用以减少火灾的发生以及提高救援反应速度。并探究其制备工艺，以及综合性能的实验分析。
2 阻燃涂层研究现状
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