防火涂料的配方研究

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1、防火涂料的配方研究  防火涂料的配方研究目前,建筑钢结构在高层建筑、大跨度结构上被广泛采用。但普通钢材导热系数大,力学性能随本身温度升高而剧下降。因此,发达国家在不断提高钢结构本身耐火性能的同时,对钢结构防火涂料的研究也非常重视。钢结构防火涂料概述表1：不同APP对涂料耐火极限和炭化层的影响 配方组成 配方编号及使用APP 平均耐火极限(min) 炭化层状态   相同配方 15-4    （APP422） 65 基本保留                 15-6         （NW） 49 大部分脱落   

2、相同配方 BLCS-12-20   （SF） 23 完全脱落                 BLG-1    （AP422） 45 部分脱落 上述测试结果表明国产的APP与进口的AP422在性能上有明显的差距。推测原因可能是由于进口APP和国产APP虽然在化学成分上一致，但其晶体结构不同、水溶性相差很大，最主要的差别还在于两类产品的聚合度相差悬殊。进口的APP的聚合度≥1000，而国产的APP聚合度一般小于100。有资料检索可知炭化层的形成过程非常复杂，因此，低聚合度的APP可能导致炭化层形成过程的不稳定。所

3、以，国产APP的涂料在耐火极限测试中炭化层发生脱落，而进口产品的炭化层基本能够保留。另外，通过国产APP进行的涂料制备时发现：加入国产APP的涂料在研磨过程中容易发生膨胀、股泡现象，而且，这种涂料在成膜过程会逐渐产生裂纹、脱落。为什么会产生这种现象呢？实验组结合资料检索的结果进行如下推断：APP与M之间会发生缓慢的化学反应，生成MelaminePplyphosphate和NH3，涂料在研磨过程中产生的热量以及原料充分的分散加速这一反应过程，就如R.J.Ramsay在文献中报道的APP和M之间会发生缓慢的反应一样

4、。那么，为什么进口APP（AP422）不会在配方研磨过程中产生膨胀现象呢？为此，实验组对不同聚合度，不同水溶性的AAPP进行了涂料的研磨、涂刷成膜实验其中，SF和CX分别表示两家国产的APP。结果如表2。表2：不同APP对涂料成膜状态的影响 APP种类 配方 研磨时状态 涂料成膜后状态（厚度约3mm,养护40天）   德国Clarriant公司的AP422（Ⅱ型结晶，n>1000,水溶性：≤0.5%） 全部采用该原料的配方 无膨胀 无裂纹   德国CFB公司的FR484（Ⅱ型结晶，n>1000,水溶性：≤0.8

5、%） 全部采用该原料的配方 无膨胀 无裂纹   英国某公司的APP（Ⅱ型结晶为主n>1300,水溶性：≤3.5%） 15-4-AW 无膨胀 涂层逐渐硬化，开裂   国产APP（SF）（n≤53，水溶性<20%） BLCS-12-20 无膨胀 无裂纹   国产APP（CX）（n=20~40，水溶性<20%） 100-1 轻微膨胀 涂层逐渐开裂，脱落 从上述的实验结果来看，涂料在研磨过程中是否稳定、涂层是否开裂、脱落与APP的聚合度、水溶性、结晶形态等指标之间没有规律性的联系。那么，究竟是APP中的什么因素使得涂料

6、会产生上述区别呢？分析上述五中APP的产品说明书，发现APP在10%水悬浮液中的PH值的变化与涂料生产和成膜的稳定性有一定的规律，即当APP的10%水悬浮液中的PH值小于5.5，则涂料配方容易发生膨胀，反之，涂料正常，如，表3所示。表3：涂料稳定性与APP的PH的关系 APP种类 10%水悬浮液的PH值 涂料稳定性    产品数据 实测    德国Clarriant公司的AP422 5.5-7.5 6.0 稳定   德国CFB公司的FR484 ≥5.5 6.0 稳定   英国某公司的APP 5.0-7.0 5.

7、2 不稳定   SF 4.5-6.5 5.7 稳定   CX 4.5-6.5 5.0 很不稳定 注：涂料稳定性以配方研磨过程中是否发生膨胀、涂膜是否在养护过程中发生开裂作为判据。其中任一过程中的不合格，则判定涂料不稳定。如果上述推断正确，那么将对APP原料的选择具有实际意义。为此，实验组进行了进一步实验验证：选用NW（一国产厂家）的APP，该原材料的10%水悬浮液PH值=4.5（测试值）。结果在原料混合分散的过程中就产生了明显膨胀、增稠现象，使生产过程无法进行。由此可见，随着APP的PH值降低，涂料的不稳定性增

8、加。通过以上的实验和分析，实验组对APP原料的选择有了明确的控制指标。二氧化酞用量实验防火涂料配方中所选择的填料不仅要求满足一般涂料对填料的要求，而且还要求填料对防火涂料膨胀过程和耐火性能不能产生影响。因此，填料的主要成份一般为TiO2。通过对不同用量TiO2的配方的耐火极限测试发现，TiO2在配方中的用量对炭化层的强度和膨胀高度影响明显。如表4所示。表4：TiO2的用量对涂料耐火极限