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1、中国涂料在线http://www.coatingol.com钢结构防火、防腐双功能涂料的研究覃文清,李风(公安部四川消防研究所,四川都江堰611830)摘要:研制了具有优异的防火隔热性能和防腐性能的双功能钢结构防火涂料用防腐树脂。采用在环氧树脂分子结构中引入含甲氧基官能团的聚合法,用有机硅树脂改性环氧树脂,再用改性环氧树脂对丙烯酸树脂进行改性,以提高树脂的耐候性、耐腐蚀性和耐水性。并介绍了对其树脂的改性、制备工艺、应用性能及防腐性能等方面的研究工作。关键词:钢结构;防火性能;隔热性能;防腐蚀性;改性树
2、脂0引言当钢材的温度升高到500℃以上时,会因强度下降而失去支撑力,一旦钢结构建筑发生火灾,则往往会导致建筑物垮塌。因此,必须对钢结构进行防火保护,以提高其耐火极限。同时,钢材在空气或潮湿的环境中易于锈蚀。特别是当空气中含有酸碱盐类的介质时情况更为严重,促使钢结构的提前破坏,尤其是在反复冲击的荷载作用下,出现脆性断裂,并造成巨大的损失。从现有大多数钢结构防火涂料品种来看,目前都还没有同时兼具防腐蚀功能的钢结构防火涂料。本文重点介绍对防腐树脂的改性、制备工艺、应用性能及防腐性能等方面的研究工作。1实验部
3、分1.1树脂的选择及改性实验在防火、防腐双功能膨胀型防火涂料的研究中,对树脂的选用应考虑并兼顾涂层的防火隔热性和防腐性及装饰性,即所选用的树脂不仅使防火涂料有很好的防火效果,还要求防火涂料具有耐水性、耐酸碱性、防霉性和防腐蚀性,防火涂料能否经久耐用,主要是取决于成膜物质对氧、水的稳定性,以及涂料组成中是否含有油脂、蛋白质和碳水化合物等细菌食料。其中,成膜物质的耐水性能尤其重要,耐水性好,漆膜被水解的可能性就小,对酸碱和腐蚀抵抗能力就强。实验发现丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、氯化橡胶、环氧树脂、氯化聚乙烯
4、树脂等都可作为不同防火体系的防火涂料的基料。对不同类别树脂的防火涂料性能特性分析观察,热塑性常温干燥型丙烯酸树脂类涂料具有优良的耐候性、保色性、耐水性及耐腐蚀性,其主要缺点是耐热性差、硬度较大、软化点较低等;环氧树脂是一类重要的热固性树脂,具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能以及柔韧性好和附着力强等特点,其主要缺点是涂膜耐候性差、耐热性差、耐溶剂性差等。也就是说任何一种单一树脂作基料的防火涂料其性能都会存在某种较大的缺陷。为此,采用硅树脂改性环氧树脂,再用改性环氧树脂改性丙
5、烯酸树脂,采用了在环氧树脂分子结构中引入含甲氧基的官能团等其他基团的聚合法,以提高树脂的耐候性、耐腐蚀性和耐水性。用环氧改性硅树脂对丙烯酸树脂进行改性,可克服丙烯酸树脂涂膜硬而脆的缺陷,以提高树脂的耐候性和在高温下与钢材的粘结性,使之具有重防腐蚀的性能,从而提高防火涂料的性能并使其具有耐腐蚀性能。用改性树脂和阻燃剂添加剂及其他成分的合理搭配,从而得到了具有优异的防火隔热性能和防腐性能的双功能钢结构防火涂料。1.2改性树脂在研究中采用硅树脂改性环氧树脂,是将不同的有机硅单体混合,经水解缩合制成低聚合度的
6、中间体残留中国涂料在线http://www.coatingol.com有活泼的甲氧基或硅醇(羟基)的官能团,能与含羟基的有机树脂缩合,生成环氧改性硅树脂,提高了环氧树脂的耐腐蚀性、耐水性、耐候性和在高温下与钢材的粘接性。1.2.1主要原料3037反应性低相对分子质量有机硅中间体树脂:工业品,道康宁公司;E-20环氧树脂、甲苯、二甲苯、助剂(防沉剂等)、二氧化钛、云母粉(325目)、滑石粉(325目)、丙烯酸树脂、200号溶剂汽油、复合阻燃剂、发泡剂:工业品;各种添加剂等。1.2.2环氧改性有机硅树脂的
7、合成首先将定量的E-20环氧树脂和3037反应性低相对分子质量的有机硅中间体及甲苯加入反应釜内搅匀,以碱催化,控制一定的聚合反应工艺条件,制得环氧改性有机硅树脂。1.2.3改性丙烯酸树脂的制备将定量的丙烯酸树脂加入反应釜内,在一定的温度下,边搅拌边加入定量的环氧改性有机硅树脂,搅拌均匀后,即得改性后的丙烯酸树脂,过滤装桶备用。1.2.4涂料的制备和涂装将定量的复合阻燃剂、发泡剂、各种添加剂、二氧化钛、溶剂油、增稠剂、改性后的丙烯酸树脂加入混合缸内用搅拌机搅匀,然后送入球磨机中研磨,磨到规定的细度为止;
8、将磨细的涂料倒入混合缸内,用溶剂调黏度,过滤掉杂质,制得防火、防腐双功能膨胀型钢结构防火涂料Ⅰ。用丙烯酸树脂、环氧改性有机硅树脂、环氧树脂代替改性后的丙烯酸树脂,按上述相同方法配漆,分别制得涂料Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。先将钢板用锉刀进行机械法除锈,再用0号砂纸打磨至表面平整,达到Ra2级。然后用丙酮对钢板进行除油处理,以提高涂料的附着力。将制得的钢结构防火涂料Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别涂刷在钢板上,按国家标准GB14907—2002《钢结构防火涂料》中室外结构防火涂料的规定
