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| 膨胀发泡层质量对涂料防火性能的影响 |
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hc360慧聪网涂料行业频道 2004-02-06 18:35:29 |
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摘 要：介绍了膨胀型防火涂料阻燃防火机理,并对涂料膨胀发泡层的品质进行了研究,对今后研制高效优质的膨胀型防火涂料提供有价值的参考。 0 引 言 防火涂料,又叫阻燃涂料,是一种涂刷在木材、纤维板、纸板、塑料等易燃建筑基材或涂于电缆、金属构件的表面,起防火保护和装饰作用的专用涂料。防火涂料可以阻止火焰迅速蔓延,防止小火酿成大灾,阻止火势的蔓延扩大,以便给消防人员赢得抢救时间。膨胀型防火涂料在受火时,由于组分间的相互协合作用,涂层膨胀发泡形成泡沫层。泡沫层不仅隔绝了氧气,而且有良好的隔热性能,能有效地阻滞热量向基材的迅速传导。此外,涂层膨胀形成泡沫隔热层的过程是吸热反应,使体系的温度降低。因而其阻燃防火效果显著。目前国内外防火涂料的研制绝大多数都是采用“膨胀型”这条技术路线。由于膨胀型防火涂料的阻燃隔热效能是依靠涂层膨胀后形成的发泡层所具有的低导热性而实现的,因此发泡层质量的好坏,直接影响涂料防火隔热性能的优劣[1 ] 。各国在防火涂料的研究和应用方面作了很多工作,至今仍是方兴未艾[2 ] ,各种系列的膨胀型防火涂料品种不断问世。近几年来,国内膨胀型防火涂料产品已涉及到油溶型、水乳胶型以及水性无机型等系列,并且继续朝着开发新品种的趋势发展。在这样的形势下,对膨胀型防火涂料的发泡层质量进行深入的分析研究,为进一步开发高效优质的膨胀防火涂料品种提供一些有价值的参考依据,具有重要的意义。为此,我们用经公安部技术鉴定的“SCB 膨胀型钢结构防火涂料”(油溶型) 和“SCA 膨胀型防火涂料”(乳胶型) 进行膨胀发泡层质量的分析研究。 1 实验部分 膨胀型防火涂料膨胀发泡形成炭质阻燃隔热层需要酸源(催化剂) 、气源(发泡剂) 和碳源3 个基本要素,同时要求3 要素之间能够有机协合。涂层受热时软化,其中的气源材料发生分解并产生气体,气体的逸出使软化了的涂层鼓泡、膨胀。与此同时,酸源材料分解放出游离酸类物质,催化炭化材料,使其脱水形成炭架,使膨胀起来的涂层具有一定的密实性。随着此过程的进行,最终形成绝热性良好的膨胀发泡层。为了防止涂料中有机物质产生火焰,往往还加入一些阻燃剂,比如常用的氯化石蜡、四溴双酚A , FR- 2 等,籍这类阻燃剂分解放出卤素元素,阻止燃烧反应[3 ] 。从上述阻燃防火涂料的涂层膨胀发泡机理可以看出:发泡层发泡率的高低,与发泡剂密切相关,而发泡层的密实性,与碳源材料密切相关。涂料膨胀发泡层的质量由发泡层的高低和疏密两方面体现出来,因此我们针对这2 个方面进行研究和分析。 1. 1 发泡层的高度对涂层防火性能的影响 在“SCB 膨胀型钢结构防火涂料”和“SCA 膨胀型防火涂料”中,将其他组分固定不变,然后分别加入不同量的发泡剂,使涂料膨胀发泡层的高度不一样。将涂料涂在3 层木质胶合板基材上,待其干燥后用大号酒精灯烧一定的时间,从试件背火面炭化的情况,观察不同的膨胀发泡层高度对涂层阻燃隔热效果的影响,见表1 。 从实验结果可以看出,当涂料膨胀发泡率较小时,因火源与基材之间的有效隔热距离近,发泡层的阻燃隔热性能差,基材很快炭化;反之,如涂料膨胀发泡率太大,则发泡层的强度差,容易被火焰冲破,使其开裂甚至脱落,这时火焰直接进攻基材,基材失去隔热屏障,很快炭化直至发生燃烧。当涂料膨胀发泡层高度在某一值附近时,发泡层既有一定的强度,又使火源与基材有一定的隔热距离,从而取得良好的阻燃隔热效果。在膨胀型防火涂料的研究过程中,注意掌握发泡剂的量,使发泡层达到理想的高度,是研制优质高效防火涂料的一个重要方面。 1. 2 发泡层密实度对涂料防火性能的影响 发泡层的品质由膨胀发泡层的发泡率和密实度2 个方面体现,根据涂料膨胀发泡的机理,发泡层的密实度由碳源材料在酸的催化下脱水炭化所提供的炭架的多少,以及在整个涂料体系中加入的其他添加剂的性质所决定。本文将其统称为骨架材料。在上述2 种防火涂料中,将发泡剂的量固定在表1 中的最佳发泡高度所需的量上,然后分别加入不同量的骨架材料,观察不同密实情况的涂料的发泡层的阻燃隔热效果,见表2 。 表1 膨胀发泡层高度对涂层阻燃隔热性能的影响  表2 膨胀发泡层密实情况与涂料阻燃隔热性能的关系  实验结果表明,膨胀发泡层随骨架材料的加入由空心泡变为实心泡,并随骨架材料用量的增加由疏松变得致密。但与此同时,发泡层的高度也随骨架材料用量的增大而降低,因此涂料的阻燃隔热性能呈现山峰形。这一现象说明,骨架材料对发泡层的发泡率有一定的影响,因此它的添加量也存在一个最佳值问题。在最佳值时,涂料膨胀发泡既有一定高度,又有一定密实性,这样得到的发泡层既不容易被火焰冲破,又有较好的绝热性,从而取得良好的阻燃隔热效果。 骨架材料的加入对涂料膨胀发泡层品质的提高,首要原因是加入了骨架材料之后,使发泡由空心变为实心,避免了发泡层被火焰冲破或开裂脱落,提高了发泡层的强度;其次,这些骨架材料除了能提供炭骨架的碳源材料之外,往往还包括整个涂料体系中的其他添加剂,特别是一些无机添加剂。众所周知,无机物既使在持续的火焰作用下,也不会象有机物那样变为气体逸出,使膨胀发泡层保持有效的骨架成分,进而膨胀发泡层经久耐烧。 2 结 语 虽然实验研究是用“SCB 膨胀型钢结构防火涂料”和“SCA 膨胀型防火涂料”进行的,但对于各类型的膨胀防火涂料,它们的膨胀发泡机理基本上都是一致的,都是酸源、气源和碳源三者有机协合的结果。本研究所得结果,具有一定的普遍意义。 (1) 对于膨胀型防火涂料,涂层在膨胀发泡形成阻燃隔热保护层的过程中,存在着发泡率与发泡层密实度这一对矛盾,如何解决好这一对矛盾,是研究高效优质膨胀防火涂料的关键技术之一； (2) 膨胀型防火涂料阻燃隔热性能优劣的差别,可用发泡层品质的高低来判别。发泡层的品质不能单用发泡层发泡率大小或发泡层疏密来衡量,而是由这2 个方面共同体现。在膨胀型防火涂料的研制过程中,要获得高质量的发泡层,应兼顾这2 个方面,探索发泡剂与骨架材料的合理配比,使膨胀发泡层在高度和密度上达到最佳值。 | |
信息来源： 慧聪涂料商务网 | |
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