1 . 3 l 生能检测
(1) 防火性能
实验中采用酒精喷灯燃烧法检测防火涂料的防 火性能。酒精喷灯燃烧法:将一面涂有防火涂料并已干燥的 (20 × 20)cm 五合板试样,涂层面朝下,置干酒精喷灯上方 1 0cm 处,观察五合板反面发生炭化所需时间即耐火时间。炭化时间越长,表明涂层的阻 燃效果越好。
(2) 理化性能
防火涂料理化性能试验的环境条件按 G B / T9278-1988 中 3 . 1 条规定进行。
2 结果与讨论
2 . 1 基料的选用
乳液作为膨胀型防火涂料的基料,其性能直接 决定着涂料的性能,它必须使涂料成膜后具有良好 的耐水性、附着力、化学稳定性,同时还必须具有 任涂膜受热时不妨碍整个膨胀阻燃体系膨胀发泡的 功能。用作防火涂料的成膜物有丙烯酸乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、硅丙乳液等。现在广泛使用的水性苯丙、纯丙乳液尽管有较好的耐寒性和保光性、附着力强,而且可常温固化,但其 耐热性较差,高温易返粘、易粘尘,低温时易变脆,透气性也较差。
硅丙乳液是由丙烯酸单体和有机硅单体共聚而成的乳液,兼有丙烯酸和有机硅二者的优点,既不明显增加成本,又能显著改善涂膜的耐候性、耐水性、耐洗擦性、保光性及柔韧性等。因此,实验中选用了硅丙乳液作为膨胀型防火涂料的基料。
2 . 2 膨胀阻燃体系的选用
膨胀型防火涂料的阻燃剂由脱水催化剂、成炭剂、发泡剂 3 部分组成。在火源高温的作用下三者相互作用,发生膨胀形成立体蜂窝状炭化层。
2 . 2 . 1 脱水催化剂的选用
凡是受热能分解产生具有脱水作用的酸的化合物均可作为防火涂料的脱水催化剂,如磷酸、硫酸、硼酸的盐、酯和酰胺类化合物。选用的脱水催化剂必须具有以下性能: (1) 涂膜受热时催化剂的分解 温度要比成炭剂略低; (2) 放出的无机酸有利于多元醇进行酯化反应,使炭化剂脱水形成均匀致密的蜂 窝状炭化层; (3) 在水中的溶解度很少,以保证涂膜有良好的耐水性。作为膨胀型防火涂料的关键组分,脱水催化剂的主要功能是促进和改进涂层的热分解进程,促进产生不易燃的三维炭层结构,减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮的量。目前,常用的脱水催化剂有聚磷酸铵,聚磷酸铵能与多羟基化合物发生强烈的酯化反应并脱水引发膨胀过程。实验采用的聚磷酸铵 (APP) 属磷系阻燃剂,具有低烟、无毒、水溶性低等优点,其含磷、氮量高,热稳定性好 ( 热解温度达到 290℃) 。
2 . 2 . 2 炭化剂的选用
炭化剂的作用是当高温或遇火焰时,在催化剂作用下脱水生成炭和不燃性气体,同时在发泡剂所分解的不燃气体下,把炭化剂吹成均匀致密的蜂窝状炭化层。它必须具有: (1) 炭含量高; (2) 分解温度与催化剂、发泡剂的分解温度相匹配。
目前广泛使用效果好的炭化剂是多元醇类 ( 如季戌四醇、淀粉、二或三季戌四醇等 ) 。一般情况下采用高含炭量,低反应速度的物质作炭化剂比较合适。由于实验中采用了热稳定性较高的聚磷酸铵作为催化剂,因此选用同样热稳定性较高的季戊四醇 (PER) 与之配用。季戍四醇的分解温度高达 280℃ 左右,它能在由聚磷酸铵分解产生酸的作用下脱水成炭,最终形成良好的膨胀发泡层。