A green, durable and effective flame-retardant coating for expandable polystyrene foams

阻燃剂 极限氧指数 材料科学 涂层 复合材料 胶粘剂 聚苯乙烯 复合数 烟雾 膨胀的 可燃性 锥形量热计 烧焦 燃烧 化学工程 聚合物 有机化学 化学 图层(电子) 工程类
作者
Wei Zhao,Haibo Zhao,Jin-Bo Cheng,Wenxiong Li,Jiayan Zhang,Yu‐Zhong Wang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:440: 135807-135807 被引量:126
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.135807
摘要

Expandable polystyrene (EPS) foam, one of the most widely used thermal insulation of building materials, is highly flammable, while its traditional flame-retardant coating has been severely restricted by the low efficiency and the use of toxic formaldehyde adhesive. Herein, we demonstrate a formaldehyde-free phosphorus-containing polysiloxane coating that acts as both an adhesive and a flame retardant for EPS foams. In this design, on one hand, the high adhesion of the polysiloxane can evenly and tightly bind the EPS beads and expandable graphite (EG, a flame-retardant synergist filler) at a relatively low additive loading, thus leading to durable thermal insulation even under high humidity conditions. On the other hand, the functional coating can promote the formation of P/Si-containing graphited char layers during the combustion of the EPS composite, which can effectively isolate oxygen, heat, combustible compounds, and smoke particles. As a result, the EPS composite showed excellent flame retardancy with a high limiting oxygen index of 36%, a UL-94V-0 rating, and a significantly reduced peak heat release rate (−76%), while the smoke release can be greatly suppressed both in cone calorimetry and smoke density tests. This work provides a new strategy for the design of environmentally friendly coatings, which can give EPS foam high fire safety and excellent comprehensive performance.
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