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《对膨胀型防火涂料炭化层的质量及防火性能的影响因素》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、中国涂料在线www.coatingol.com收集整理(柔剑)膨胀型防火涂料炭化层的质量及防火性能的影响因素吴宗汉,谭志军,侯文武,唐征宇(中外合资岳阳圣吉力高科技涂料有限公司,武汉430014)摘要:探讨了膨胀型防火涂料的组成对炭化层的质量及其防火性能的影响因素,并介绍了配方设计中值得注意的品种、用量和协同效应。关键词:防火涂料;炭化层;性能;配方设计;协同效应近年来,随着城市建筑和工业建筑广泛使用各种合成材料,并向高层化、规模化的方向发展,对消防工作的要求也不断提高。作为防火材料首选的防火涂料以其效果显著、方便实用、应用面广等特点而受到广泛的
2、重视,特别是膨胀型防火涂料,因其涂层较薄、发泡后形成厚实的炭化层,具有较好的防火阻燃作用而迅速发展。对膨胀型防火涂料而言,炭化层质量的好坏对涂层防火阻燃性有决定性作用,炭化层的质量表征[1]应是炭化层的厚度、密实度和强度以及化学组成和化学吸热反应;其影响因素取决于涂料的主要组成。1树脂的影响防火涂料的基础成膜物树脂,除应具有普通涂料的理化性能外,更应具有高温下的难燃性和较好的膨胀性。用于防火涂料的树脂很多,溶剂型的有:氯化橡胶、高氯聚乙烯、丙烯酸、醇酸、酚醛、环氧、聚氨酯等;水性的有:改性三聚氰胺、聚醋酸乙烯、苯丙、纯丙、氯偏等乳液及硅酸盐、硅溶
3、胶、磷酸盐等无机基料。对不同树脂的溶剂型防火涂料进行对比试验,结果见表1[2-3]。从表1可见,发泡效果好的是含氯树脂及醇酸树脂,但发泡品质最好的是丙烯酸树脂和改性高氯聚乙烯树脂。由于含氯树脂含有阻燃元素,产生不完全燃烧,能形成较为厚实的炭化层。醇酸树脂含有作为成炭剂的季戊四醇,能生成较多的炭化层。但未改性的含氯树脂和醇酸树脂,其炭化层密度和强度不及丙烯酸树脂,外层会产生开裂现象。表1不同树脂的溶剂型涂料性能比较对水性树脂而言,也有类似的特点。几种乳液比较,以氯偏乳液发泡层较高、结构最紧密、防火效果最好。另外,水性氨基树脂本身既是成炭剂,亦是发泡
4、剂,因此发泡层质量也较好。但这两种树脂均存在理化性能差的缺点。无机树脂本身不燃,适于防火涂料,但发泡性和理化性能均需改进。为了获得防火性能较好的炭化层,在实际配方设计时,往往将各种树脂拼合使用,以取长补短。如在超薄型钢结构防火涂料的改进中[4],将1/3的丙烯酸树脂拼入氨基树脂中,既保持了较好的发泡阻燃性,同时解中国涂料在线www.coatingol.com收集整理(柔剑)决了开裂性,结果见表2。又如,在钢结构薄层膨胀型防火涂料的研制中[5],拼入总质量13%的乙酸乙烯酯共聚物(EVA)(氨基树脂为30%),炭化层致密性、硬度、耐水性、耐火性均有
5、提高,结果见表3。表2改变树脂基料配比的实验结果表3EVA的加入量对涂层耐火性能的影响在乙丙、纯丙或苯丙乳液体系中[6]添加一定量的水性酚醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂作为发泡层蜂窝结构促进剂,可有效地改善发泡层的结构,提高涂层的防火阻燃性能。酚醛树脂的有效用量为乳液质量的8%,而三聚氰胺甲醛树脂的有效用量仅为乳液质量的4%。“LB”和“SG-1”钢结构膨胀型防火涂料采用有机-无机复合基料,将膨胀型和非膨胀型相结合,以完善防火性和理化性能。除树脂品种外,树脂的用量对炭化层的品质和防火效果也有影响,见表4[4]。表4树脂用量对防火效果的影响中国涂料在线w
6、ww.coatingol.com收集整理(柔剑)其他现象涂层受热易附着力较好,附着力好,但内熔融,下坠,炭化层较硬层涂层受热变附着力太差黄,涂层太软由表4可见,树脂的加入量在一定范围内与阻燃性成正比。树脂含量太少,涂层熔融时与底层的附着力较弱;树脂含量太多,炭化层太软,发泡效果反而不好。2炭化剂的影响炭化剂是形成三维空间结构阻燃泡沫炭化层的骨架基础,常用的炭化剂有多元醇(如季戊四醇、二或三聚季戊四醇)、碳水化合物(如淀粉、葡萄糖、纤维素)、含羟基树脂(如氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯)等。炭化剂的成炭性主要取决于其含碳量和羟基含量[7],几种炭化剂的
7、性能见表5。表5炭化剂及其物性从表5可见,采用高炭含量、低反应速度的炭化剂较为适宜。但选用时要注意炭化剂的熔点和成炭催化剂的分解温度的协调匹配性,如季戊四醇应与聚磷酸铵配套使用,淀粉应与磷酸氨二铵配套使用,才能形成品质好的炭化层,因多季戊四醇的含炭量高,在炭化层的成炭量、密度、强度和耐水性等方面都优于季戊四醇。另一方面,由于季戊四醇的分解温度低于熔融涂层的炭化温度,季戊四醇用量过多会导致膨胀层的滑动,而二聚季戊四醇的用量达到季戊四醇用量的4倍时膨胀层仍很坚挺,不会滑动。因此,国外厂家多采用多季戊四醇。但因价格较贵,国内厂家仍以季戊四醇为主。经比较
8、,不同厂家生产的季戊四醇因结构、含量、杂质等原因,对炭化层的成炭量影响不大,但对强度有一定影响。淀粉、糖醇等碳水化合物在成炭性和耐水性方
