膨胀型钢结构防火涂料的酸碱性对性能的影响

冯　雍 , 师　华 , 熊家锦 , 陆　峰　

        ( 北京航空材料研究院 , 北京 100095) 
 
 
    摘　要 : 通过微型电炉实验 , 研究了膨胀型钢结构防火涂料的酸碱性对其防火隔热性能的影响。结果表明 : 随着膨胀型钢结构防火涂料的酸性增强 , 其炭化体的膨胀速度和膨胀高度随之增加 , 防火隔热性能随之下降。当膨胀型钢结构防火涂料的碱性增加到一定程度时 , 其酸催化脱水剂、成炭剂和发气剂之间的协同作用发挥得最佳 , 使其形成具有较好隔热结构的炭化体 , 提高膨胀型钢结构防火涂料的防火隔热性能 ; 当膨胀型钢结构防火涂料的碱性继续增加时 , 其炭化体的膨胀速度和膨胀高度随之下降 , 防火隔热性能也随之下降。

    关键词 : 膨胀型 ; 钢结构防火涂料 ; 防火隔热

    0 　引　言

    由于钢结构具有承重高、跨度大、抗震性好、易施工、环境污染小、可回收再利用等诸多优势 , 在建筑上的应用成为现代高层建筑的发展趋势。一般常用的建筑钢结构的临界温度在 540 ℃ 左右。对于建筑火灾 , 火场温度大多在 800 ～ 1 200 ℃ 之间 , 在火灾发生的 10 min 内 , 火场温度即可达到 700 ℃ [ 1 ] , 因此钢结构在很短时间内就失去刚性和强度 , 导致整个建筑物的坍塌。膨胀型钢结构防火涂料遇火即膨胀炭化 , 形成一个比原涂层厚十几倍乃至几十倍的多孔炭质层 , 这种炭质层本身导热系数低 , 不仅可以隔绝火焰对钢结构的直接作用 , 而且能够显著降低传递到钢结构表面的热量。因此膨胀型钢结构防火涂料遇火形成致密、强度高的炭质层非常重要。炭质层的形成是膨胀型钢结构防火涂料中酸催化脱水剂、成炭剂和发气剂之间相互作用的结果 , 要提高炭质层的防火隔热性能就必须改善酸催化脱水剂、成炭剂和发气剂三者之间的关系。通过大量实验发现膨胀型钢结构防火涂料的酸碱性对酸催化脱水剂、成炭剂和发气剂之间的关系影响极大 , 从而影响了炭质层的形成 , 即影响了膨胀型钢结构防火涂料的防火隔热性能 , 因此研究膨胀型钢结构防火涂料的酸碱性对其防火隔热性能的影响 , 对开发高性能的防火涂料具有重要的实际意义。

    1 　实验部分

    1. 1 　实验装置

    采用微型电炉测试防火涂料的防火隔热性能。根据其升温曲线以及大量实验证明 , 微型电炉的升温速率以及所能达到的最高温度能满足测试小试样防火涂料性能的要求 , 能较准确地评价防火涂料的防火隔热性能。

    1. 2 　实验材料

    以 80 mm × 80 mm 的钢板为基材 , 干膜厚度为 1 . 2 mm 的水基膨胀型钢结构防火涂料 , 主要成分见表 1 。用盐酸 ( 化学纯 ) 和有机胺分别作为膨胀型钢结构防火涂料酸碱性的改变剂。

    表 1 　膨胀型钢结构防火涂料成分

    1. 3 　实验操作

    将已固化的试样称质量 , 测量涂层厚度 , 置于微型电炉中进行实验 , 实验进行 2 h 。微型电炉的额定功率 550W 。用热电偶测量试样钢板背面的温度 ( 简称背温 ) , 并用微机系统实时记录背温随时间的变化。最后 , 测量炭化体的膨胀高度、密实度和强度。