低熔点玻璃和双层结构设计对无机超薄型钢结构防火涂料性能影响研究.pdf

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1、分类号：密级：学号：2015201031单位代码：10759石河子大学硕士学位论文低熔点玻璃和双层结构设计对无机超薄型钢结构防火涂料性能影响研究学位申请人乔浩指导教师但建明教授申请学位门类级别工学硕士学科、专业名称材料化工研究方向绿色建筑材料所在学院化学化工学院中国·新疆·石河子2018年6月InfluenceofLow-meltingGlassandDesignofDouble-layerStructureonPerformanceofInorganicUltra-thinSteelStructureFire-retardantCoatingsADissertationSubmitte

2、dtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofProfessionalMasterofEngineeringByQianhao(ChemicalEngineering)DissertationSupervisor:Prof.JianMing-DanJune,2018摘要本论文针对有机超薄型钢结构防火涂料在火灾过程中释放有毒烟气，防火结构耐高温性能差等问题，我们课题组研究制备的无机超薄型钢结构防火涂料能够有效地解决这些问题，但在实验防火测试过程中该涂料出现了空心、熔穿的情况，极大地影响了涂料的防

3、火性能，为了保证无机超薄型钢结构防火涂料在火灾过程中稳定优异的防火性能，我们采用低熔点玻璃和双层结构设计来优化无机防火体系的膨胀结构和耐高温性能，解决涂料在火灾中出现的空心、熔穿的问题。用防火温度-时间曲线、TG、烟气分析、粘结能力分析手段，确定了最适合该无机防火体系的低熔点玻璃，得到了双层涂料的内外层涂料配方及涂刷比例。制备防火性能优良、隔热效率高、烟气量释放低的无机膨胀体系防火涂料。主要研究工作如下：(1)研究了无机膨胀体系基础组份对涂料粘结、成膜、防火等性能的影响。实验结果显示，添加3.0模的液体硅酸钠45%，氢氧化镁25%，氧化铝20%，低熔点玻璃6%，乳胶粉4%时，涂料在室温情

4、况下涂层表面光滑平整且与钢板基材紧密粘结，同时防火性能优异。(2)研究了低熔点玻璃的成分、熔程、掺量对无机超薄膨胀型钢结构防火涂料防火性能的影响。防火试验结果显示，掺加6%的Bi2O3-B2O3-ZnO(325-390-435C)可有效改善涂层的膨胀结构和隔热性能，防火涂层的膨胀倍数达到13倍左右，且能够保证2h以上稳定的耐火性能。热重分析测试显示，涂料在高温情况下仍能保证77.34%的残余物，保证涂料在高温情况下的热稳定性。(3)研究了双层结构设计对无机超薄膨胀型钢结构防火涂料防火性能影响，主要优化内外层涂料配方和内外层在施工过程中分别涂刷的厚度。实验结果表明：优化后的内层涂料配方为

5、：3.0模液体硅酸钠59.8%，氢氧化铝36.3%，乳胶粉3.9%；优化后的外层涂料配方为：3.0模液体硅酸钠43.2%，氢氧化铝32.4%，氧化镁14.4%,低熔点玻璃5%，乳胶粉5%。表现出优秀的的防火性能，受热膨胀倍率达到10.24。内层隔热结构密实，孔洞结构均匀分布，外层耐火性能稳定。内外层厚度为1:2-1:1时，内层涂料能够较大倍数的膨胀形成均匀的膨胀结构，并充分地与钢结构粘结在一起，表现出优异的耐火、隔热效果，有效提高防火涂料的防火性能性。最终优化得到的防火涂料经过防火测试，最终温度保持在240C左右，远低于钢结构的耐火极限温度。(4)比较优化后得到的双层无机防火涂料与目前

6、常用的有机防火涂料和前人研究的单层无机防火涂料的防火性能，通过防火测试、膨胀结构、烟气释放量、阻火层残渣等分析。实验结构表明，优化后得到的双层无机防火涂料在防火测试过程中能够形成多孔的膨胀结构，其膨胀倍数达到11倍左右，最终的防火温度保持在230C左右，是三种涂料中防火温度最低的一种，同时该双层涂料大幅度地降低烟气的释放，与有机涂料相比减少了78%左右，最终涂料残渣的质量保持在75%以上，有效地保护钢结构。关键词：钢结构；无机防火涂料；低熔点玻璃；双层结构；防火性能；防火结构IAbstractThispaperaddressestheissuesoforganicultra-thinf

7、ire-retardantcoatingsforsteelstructuresthatemittoxicfumesduringfiresandpoorheat-resistingperformanceoffire-resistantstructures.Theinorganicultra-thinsteelfire-retardantcoatingspreparedbyourresearchteamcaneffectivelysol