试析水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的研制

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1、北京化工大学硕士学位论文水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的研制姓名：刘学军申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：郭奋20050525北京化工大学硕士学位论文水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的研制摘要钢结构广泛应用于歌剧院、体育场馆、高层建筑等。但是钢材的临界温度在540℃左右，如果发生火灾，只要十几分钟就上升到临界温度，使建筑物的承载能力大幅下降而导致垮塌，造成人员伤亡和经济损失。钢结构防火涂料在遇到火焰或高温热源时，酸化剂分解产物与炭化剂发生酯化反应生成磷酸酯，涂料体系在此过程中软化熔融，在气化剂分解出的气体作用下体系膨胀

2、开来，磷酸酯进一步脱水并交联固化，形成一层低导热系数的多孔炭质层，起到绝热作用，延缓钢结构的温升，从而达到保护建筑物的目的。本课题主要研究钢结构的防火协同作用机理和各组分对涂料防火性能的影响规律，将可膨胀石墨应用到钢结构防火涂料中，利用可膨胀石墨膨胀后成蠕虫状穿插于膨胀炭质层中，来增强炭质层的强度，延长钢结构的耐火极限，最后开发出一种水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，能够达到2个小时的耐火极限，既满足环保要求又能节约施工成本。最后，本文建立了膨胀炭质层的简化绝热模型，从理论上推导了炭质层的膨胀高度、导热系数、燃烧时间等对耐火

3、极限的影响规律。本防火涂料以水为溶剂，根据不同的固含量开发了不同的制备工艺，为下一步工业化制备做好了准备。关键词：钢结构，防火涂料，耐火极限，膨胀炭质层，模型北京化工大学硕士学位论文THESTUDYANDPREPARATIoNoFTHE、7I，ATERBASEDFIRE．RETARDANTCoATINGSFoRSTRUCTURALSTEEI州oRKSABSTRACTThestructuralsteelworksareextensivelyusedinoperahouses，gymnasiums，highbuildings

4、andSOon．Incaseoffiresuchmaterialsdistortandleadtothecollapseofbuildingstructureswhenthetemperatureofthesteelexceedsthecriticaltemperature(about540。C)．Whenheated，theacidsourcesdecomposetoyieldthedehydratingagent，whichreactwiththecarbonaceouschar-formingagentstofor

5、manester．Theesterbeginstodehydrateandcross—linktocharsimultaneouslywiththeevolutionofgasfromtheblowingagent．Intheend，fireretardantcoatingsformanexpandablemulti—cellarcharredprotectivelayer,whichlimitstheheattransferfromtheheatsourcestothesubstratesandthemasstrans

6、ferfromthesubstratestotheheatsources．Asaresult，firemenwillhavemoretimetoputoutthefire．Thispaperstudiedthefireproofingmechanismsofthefireretardant北京化工大学硕士学位论文coatingsandtheimpactionsbyuseofadditives，suchastheacidagents，thecarbonaceouschar-formingagents，blowingagen

7、tsandSOon．Theapplicationofexpandablegraphite(EG)wasstudiedtoo．TheEGinsertedintothecellarcharlayerwitha‘worm—like’structureafteritwasexpanded．ThepresenceofEGinmixturewithcoatingsbroughtanimprovementinfireproofingtimeandthestrengthandstabilizationofcellarcharwereen

8、hancedaswell．Theproofingtimeriseto2hoursbyuseofthiskindoffireretardantcoating．Atlast，amodelofheattransferfromfiretosteelwasproposedbystudyingoftheheatinsulatio