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前言
当前世界各国每年都因火灾的发生造成大量的人员死亡和巨大的经济损失因此在尽可能避免火灾发生的同时,也应尽量减少火灾所造成的伤害,采用防火涂料进行阻燃的方法被认为是有效的措施之一将防火涂料涂敷于材料表面,除具有装饰和保护作用外,由于涂料本身的不燃性和难燃性,能阻止火灾时火焰的蔓延和延缓火势的扩展,较好地保护了基材,从而为火灾扑救和逃生赢得了宝贵的时间,可最大限度地减少火灾的损失对现代建筑中应用日益增多的钢结构也是如此。
由于钢结构具有质量轻、强度高、施工方便等优点,正日益广泛地使用于大型建筑中。
但是钢结构的耐火性能很差,极易导热,在自身温度超过540℃时,其机械强度几乎全部丧失,此时便会导致建筑物不能支撑自身质量而坍塌,从而给人们的生命和财产带来巨大的损失。
因此,需要对钢结构建筑进行防火保护。
而防火涂料涂覆钢结构表面,操作简单方便,防火效果显著,同时还具有一定的装饰功能,已成为对钢结构进行防火保护最为常用的也是最为有效的方法[1]。
本文主要通过锥形量热仪测量膨胀型钢结构防火涂料的燃烧参数,观察燃烧现象并记录膨胀高度,从而得到不同配方防火涂料体系的燃烧特征,为研究膨胀型钢结构防火涂料提供依据。
1综述
1.1防火涂料发展过程简介
早在古罗马时代,就有人开始用木材浸涂醋和粘土浆来进行难燃处理。
发展到近代,1873年,发明了在水性漆和油性漆中加人石灰,氢氧化钾,硫酸铝(矾)和普通盐作为保护建筑的防火涂料。
1884年,有人提出了以锑化合物作阻燃剂,到1936年才开始了卤素碳氢化合物混合使用,至今仍被广泛使用。
1889年,人们提出用硼酸盐,1933年,有人提出使用硅。
至此,都是无机非膨胀防火涂料。
有人曾观察蛇被烧的变化情况,受启发而发明了以汽油、二甲苯之类的有机溶剂为分散介质的膨胀型防火涂料。
1948年,Albi化学公司发明了关于膨胀型涂料的专利,1965年,美国孟山都公司开发出聚磷酸按,取代了原来使用的易水溶的磷酸盐,防火涂料有了突破性的进展。
到本世纪50-60年代,由于石油危机的冲击,以水为分散介质的水溶性和水乳胶型膨胀型防火徐料得以长足发展。
阻燃剂是防火涂料能起到防火作用的关键组分。
阻燃剂以化合物来分类,可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类,其中无机阻燃剂使用率占60%以上[2]。
常用的阻燃剂见图1-1。
卤素阻燃剂:
氯化石蜡、十澳联苯醚、四澳双酚A等
磷系阻燃剂:
磷酸酷、亚磷酸酷、含磷多元醇等
卤一磷系阻燃剂:
磷酸三氯乙醛醋和其它卤代有机磷酸酯等
无机阻燃剂:
氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、硼酸铝、三氧化二锑、氧化错、偏硼酸钡、氧化锌、碳酸钙、无机硅酸盐等
阻燃剂
脱水成碳催化剂(酸源)
多元醇化合物:
季戊四醇等
膨胀阻燃剂成炭剂(碳源)树脂:
氨基树脂,环氧树脂
碳水化合物:
淀粉、葡萄糖
发泡剂(气源)
图1-1常用的阻燃剂[3]
Fig.1-1Commonfireretardant
我国防火涂料的发展较国外工业发达国家晚10年到20年[2],研究开发大致分三个阶段:
1958年—1974年为寻求和初试阶段,1975年-1984年为开创和初步发展阶段,1985年到现在为蓬勃发展阶段。
60年代初,开始有酚醛防火涂料,过氯乙烯防火涂料和氯化橡胶防火涂料的生产,采用的阻燃剂是有机醋酸酯、氯化石腊、三水合铝等,这类涂料有一定阻燃效果,但不耐燃,不符合现代消防防火的要求。
1965年,天津化工研究所开始了膨胀型防火涂料的研究,但未鉴定投产。
1975年开始四川消防所开展了各类防火涂料的研究,先后研制了PC60-1膨胀型乳胶防火涂料、G60-3过氯乙烯防火涂料、E60-1无机膨胀防火涂料。
另外,广州制漆厂于1986年研制出B60-70膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料,1990年又研制出溶剂型J60-71膨胀型氯化橡胶防火涂料。
1987年天津消防所开发了FSF-1水性膨胀型防火涂料,以改性氨基树脂丙烯酸共聚物和聚醋酸乙烯乳液为基料,它适用于铝结构件防火保护。
1991年上海涂料公司研制出A60-31新型氨基膨胀防火涂料,其漆膜的热解气体属微毒性[2]。
防火涂料发展趋势:
总的趋势是随着整个涂料行业向“五E”方向迈进,即提高涂膜质量(Excellenceoffinish)、方便施工(Easyofapplication)、节省资源(Economics)、节省能源(Energy)和适应环境(Ecology)。
目前,国外膨胀防火涂料中水性占75%,同时,在耐水性、装饰性、耐候性、降低成本等方面也取得进展[2]。
1.2国内外关于钢结构膨胀型防火涂料的研究[4]
国外对于钢结构防火涂料的研究起步较早。
从20世纪60年代起,西方发达国家就致力于钢结构防火涂料研究,并取得了积极的成效,至今方兴未艾。
西德研制出以多孔石墨、水玻璃等为主要成分的钢防火涂料;捷克以P-N-C体系为基础,加入氯乙烯聚合物开发出新型膨胀型钢结构防火涂料;芬兰研制出以磷酸盐、高炉渣等为主要成分的无机膨胀型钢结构防火涂料;日本开发出钢结构丙烯酸聚氨酯防火涂料。
目前代表性产品主要有:
英国NullifireTS605和P20,日本FR系列室内外钢结构防火涂料,美国50号、Monokote、Albiclad钢结构防火涂料,加拿大ADFirefilm,德国Herberts38320、38091系列,法国FOH钢结构防火涂料等。
20世纪90年代中期,以德国为首的国际市场上涌现出超薄膨胀型防火涂料。
该涂料粒度细、涂层薄、施工方便、装饰性更强,在满足钢结构防火要求的同时,也能满足人们的高装饰性要求。
近年来,国外对水基超薄型钢结构防火涂料研究非常活跃,并有相关产品面市[4]。
我国对钢结构防火涂料的研究起步较晚。
1984年四川消防研究所研制出第一种钢结构防火涂料——LG钢结构防火涂料。
随后,北京建筑材料研究所、北京建筑设计院、大连化物所等几家单位先后推出了STI-A、STI-BJG276和SB-1钢结构防火涂料。
1988年四川消防研究所和北京建筑防火材料公司共同研制出隔热效果好、涂层薄的LB钢结构防火涂料。
1994年四川消防研究所推出的SCB超薄型防火涂料耐火极限达到2h以上,掀起了国内超薄膨胀型防火涂料研制、开发的高潮[4]。
膨胀型防火涂料是以有机材料为主,配以阻燃组分及填料等涂层受热时产生膨胀,其厚度为原涂层厚度的几倍到几十倍膨胀层阻止火焰的传播并具有隔热作用,对基材起到保护作用膨胀型防火涂料一般所需涂层较薄,用于对钢材的防护,其性能优于非膨胀型防火涂料。
防火涂料的分类方法很多,按照防火机理可分为膨胀型和非膨胀型;按照其涂层厚度可以分为厚浆型(厚度8~50mm)、薄层型(厚度3~7mm)和超薄型(厚度≤3mm);按照使用对象可分为钢结构防火涂料、预应力楼板防火涂料、电缆防火涂料及饰面型防火涂料。
超薄膨胀型防火涂料耗材少、施工方便、装饰性极强,且防火效果十分优良。
目前国内外对膨胀型钢结构防火涂料的研究主要集中在其配方研制,阻燃机理,传热特性等方面,对其燃烧行为及其与燃烧过程中热释放速率的关联性研究较少。
1.3膨胀阻燃体系
1.3.1脱水催化剂[5]
作为膨胀型防火涂料的关键组分,脱水催化剂的主要功用是促进和改进涂层的热分解进程,促进形成不易燃的三维炭质层结构,减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮的含量;促进产生不燃性气体反应的发生。
曾经采用磷酸氢二铵和磷酸二氢铵作为脱水催化剂,但由于它们具有较高的水溶性和较低的热稳定性,在70年代后期被淘汰。
现在普遍采用聚磷酸铵(APP)、磷酸铵镁和磷酸三聚氰胺(MP),这些物质受热分解产生磷酸而对多元醇进行脱水。
其中APP是一种优良的脱水剂,分子式为(NH4)n+2PnO3n+1,经红外光谱、31P核磁共振等分析,已证明其结构为一个没有支链的链状聚合物大分子,其聚合度一般在20~2000,含磷质量分数高达32%,超过已知所有含磷阻燃剂,而磷含量又是其起阻燃作用的一个重要指标;同时,APP具有很小的水溶性和较高的热稳定性。
实验证明,磷酸、聚磷酸等的盐、酯、酰胺类物质,只要它在100~250℃下能够分解产生相应的酸,都可以作为脱水催化剂。
因此脱水催化剂的选择应综合考虑其水溶性、热稳定性、磷含量和原材料价格等因素。
1.3.2炭化剂[5]
当涂层遇到火焰或高温作用时,在催化剂的作用下,炭化剂脱水炭化形成多孔结构炭质层。
炭化剂是形成三维空间结构且不易燃烧的发泡炭质层的物质基础,对发泡炭质层起着骨架作用。
炭化剂的有效性,一方面决定于它的碳含量和羟基的数目,另一方面取决于炭化剂的分解温度。
炭化剂中碳含量决定其炭化速度,而羟基含量决定其脱水和成泡速度。
一般采用高碳含量、低反应速度的物质作炭化剂较为适宜。
当采用APP作为脱水催化剂时,就应该采用热稳定性较高的季戊四醇(PE)或二季戊四醇(DPE)与之配用,否则不能形成理想的膨胀炭质层;如选用淀粉作为炭化剂,则在APP热分解之前,淀粉早已分解并产生大量的焦油,故不能形成理想的膨胀体。
炭化剂的加入量过大,会抑制炭质层的膨胀高度,但炭质层较为致密;加入量过低,又不利于炭质层的完整性和隔热性。
因此炭化剂的用量要适量,一般其使用量要低于APP。
1.3.3发泡剂[5]
这类物质遇火受热分解放出不燃性气体(如HCl,NH3,H2O等),使涂层膨胀形成海绵状炭质层。
常用的发泡剂有:
三聚氰胺(MEL)、双氰胺、氯化石蜡(CP)等。
防火涂料中采用两种或多种发泡剂拼混,效果较好。
例如,采用含氯与含磷化合物拼混,不仅可以从固相到气相广泛抑制燃烧的进行,而且由于氯、磷两元素间会产生协同效应,燃烧时生成PCl3,POCl3等化合物,在高温下为气体,其密度比空气大,可附着在底材表面而形成较均匀的覆盖层,将空气与可燃物隔开,从而达到抑制或阻止燃烧的目的。
一般选取MEL为主发泡剂,而作为增塑剂的CP以及作为脱水催化剂的APP,也可以起部分发泡作用。
1.3.4成膜物质[1]
成膜物质与涂料的常温使用性、发泡率都有密切的关系常用的成膜物质有聚丙烯酸酯乳液、环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂、环氧一聚硫等。
1.3.5填料[1]
填料的加人可使涂料着色并具有一定的遮盖力,并能改善涂层的物理性能。
1.3.6助剂[1]
助剂的适宜的加人会在涂料生产过程、施工、产品质量和成本方面等产生良好效果。
1.4膨胀阻燃体系的膨胀过程[6]
膨胀型防火涂料中的膨胀型阻燃剂主要通过形成多孔泡沫炭层而在凝聚相起阻燃作用,此炭层是经历以下几步形成的:
(l)在较低温度(150℃左右,具体温度取决于酸源和其他组分的性质)下,由酸源放出能酷化多元醇和可作为脱水剂的无机酸;
(2)在稍高于释放酸的温度下,无机酸与多元醇(碳源)进行酷化反应,而体系中的胺则作为此酯化反应的催化剂,使酯化反应加速进行;
(3)体系在酯化反应前或酯化过程中熔化;
(4)反应过程中产生的水蒸气和由气源产生的不燃性气体使已处于熔融状态的体系膨胀发泡,与此同时,多元醇和酯脱水炭化,形成无机物及炭残余物,且体系进一步膨胀发泡;
(5)反应接近完成时,体系胶化和固化,最后形成多孔泡沫炭层。
上述几步应当按严格顺序协调发生,整个过程如图1-2所示。
膨胀阻燃剂受热时,炭化剂在脱水成炭催化剂作用下脱水成炭,炭化物在膨胀剂分解的气体作用下形成膨松、有封闭结构的炭层(图1-3是膨胀型防火涂料反应前后形状示意图),该炭层可以阻止基材与热源间的热传导,降低基材的热降解速度,另外多孔炭层可以阻止气体扩散,即阻止热降解产生的可燃气体向外部扩散,同时阻止外部氧气扩散到基材表面。
一旦燃烧得不到足够的燃料及氧气,燃烧的基料树脂及基材便会自熄。
膨胀阻燃剂的效果取决于成炭反应,膨胀反应及炭层结构。
图1-2多孔炭层形成过程示意图
Fig.1-2Thesketchmapofformingprocessofporouscoalbed
图1-3膨胀型防火涂料反应前后形状示意图
Fig.1-3Thesketchmapofshapeofexpandingtypefireretardantcoatingaroundthereaction
(l)成碳反应[6]
成碳反应是指膨胀阻燃剂受热时发生无机酸与多羟基化合物的反应。
以聚磷酸按和季戊四醇体系为例,APP(聚磷酸铵)和PER(季戊四醇)体系的成炭反应过程分几步进行。
首先210℃时APP长链断裂而生成磷酸酯键如下式:
失水和氨后,可以生成环状磷酸酯。
反应最终产物的结构取决于初始PERAPP的摩尔比。
此外,PER在APP的作用下可能发生分子内脱水生成醚键。
若继续升高温度,通过炭化反应,磷酸酯键几乎完全断裂,生成不饱和富炭结构。
反应中可能有Diels-Alder反应,使得环烯烃、芳烃及稠烃进入焦碳结构。
(2)膨胀反应[6]
膨胀反应是指膨胀型防火涂料中气源受热释放出不可燃气体使得成碳反应形成的炭质层膨胀成海绵状蓬松结构的反应。
膨胀反应形成膨胀炭层的高度不仅取决于膨胀反应释放出气体的数量及成碳反应形成炭质层的强度,还与膨胀剂的分解温度和脱水催化剂的热分解温度是否匹配有关,只有两者温度能很好的匹配才能达到很好的膨胀效果。
如果膨胀剂的分解温度相比于脱水催化剂的分解温度过低,则在成碳前膨胀剂释放出的气体会沿着分子之间的缝隙逸出体系,导致起不到膨胀的效果。
而如果膨胀剂的分解温度相比于脱水催化剂的分解温度过高,则由于成碳反应在先,在膨胀剂释放出气体时,成碳反应形成的致密的炭质层使得气体的逸出受到抑制,容易使得膨胀炭质层的孔隙过大,甚至破裂,更有甚者会使得炭质层脱落。
例如尿素便不能与APP-PER体系很好地匹配。
虽然尿素可以释放70%的气体,但它的分解温度(℃)相比于膨胀炭层(A即-PER体系)形成的温度(℃)过低。
而三聚氰胺(俗称蜜胺,英文简写MEL)则能与APP-PER体系很好的匹配,它在℃可以发生以下反应:
这些反应产物比蜜胺具有更好的热稳定性。
挥发的蜜胺和聚合过程中产生的氨气都可以起到膨胀作用。
此外,蜜胺和聚磷酸按在体系中会相互作用,蜜胺的热行为会发生改变,生成蜜胺焦磷酸盐和蜜胺聚磷酸盐,其热降解在650℃接近完成,形成可以稳定耐热到950℃的白色剩余物。
据推测,该剩余物为PN化合物,以上过程都有蜜胺、水分和氨气放出。
所以蜜胺磷酸盐不仅有膨胀作用,而且参与构造炭层。
1.5膨胀阻燃阶段的阻燃机理[6]
含磷及氮的化合物很早就被人们用作阻燃剂,对它们的机理也研究得很早,最初发现用含磷阻燃剂处理的材料燃烧时可生成较多的焦炭,并可减少可燃性挥发物的生成量,且被阻燃材料的质量损失率大大降低,但燃烧时生成的烟量很大。
目前,人们一般认为有机磷系阻燃剂可同时在凝聚相及气相发挥阻燃作用,但可能以凝聚相为主。
(l)凝聚相阻燃机理
这是指在凝聚相中延缓或中断固态物质产生可燃气体的分解反应而阻止燃烧。
下述几种情况均属于凝聚相阻燃。
a.阻燃剂在固相延缓或阻止聚合物的热分解,这种热分解可产生可燃性气体和维持链式反应的自由基。
b.被阻燃固态物中加入大量无机填料,此类填料热容较大,它们既可蓄热,又可导热,因而使被阻燃物不易达到热分解温度。
c.阻燃剂受热分解吸热,阻止被阻燃物温度升高。
工业上大量使用的氢氧化铝及氢氧化镁均属于此类阻燃剂。
d.加有阻燃剂的聚合物燃烧时在其表面生成很厚的多孔炭层,此层隔热、隔氧,又可阻止可燃气进入燃烧气相,致使燃烧中断。
膨胀型阻燃剂即按此机理阻燃。
当含有磷系阻燃剂的高聚物经受高温被引燃时,磷化合物受热分解生成磷的含氧酸(包括它们中某些的聚合物),这类酸能催化含羟基化合物的吸热脱水成碳反应,生成水和焦炭,而磷则大部分残留在炭层中。
含羟基化合物炭化的结果,在其表面生成石墨状的焦炭层,此炭层难燃、隔热、隔氧,可使燃烧窒息。
同时,由于焦炭层的导热性差,使传递至基材的热量减少,基材热分解减缓。
此外,羟基化合物的脱水系吸热反应,且脱水形成的气体又能稀释大气中的氧及可燃气的浓度,这也有助于使燃烧中断。
再者,磷的含氧酸多系粘稠状的半固态物质,可在材料表面形成一层覆盖于焦炭层的液膜,这能降低焦炭层的透气性和保护焦炭层不能继续氧化,有利于提高材料的阻燃性。
(2)气相阻燃机理
气相阻燃指在气相中进行的阻燃作用,即在气相中中断或延缓可燃气体的燃烧反应(一般为链式反应)。
下述几种情况下的阻燃都属于气相阻燃。
a.阻燃剂受热产生能捕获促进燃烧反应链增长的自由基。
目前广泛使用的卤系阻燃剂及卤一锑协同体系是主要按此机理产生阻燃作用的典型实例之一。
b.阻燃剂受热生成能促使自由基结合以终止链或燃烧反应的细微粒子。
c.阻燃剂受热分解能释放出大量惰性气体.后者可稀释空气中氧和聚合物分解生成的气态可燃性产物,并降低此可燃气体的温度,致使燃烧中止。
d.阻燃剂受热释放出密度高的蒸汽,此蒸汽覆盖于可燃气体上,隔绝它与空气中氧的接触,因而使燃烧窒息。
有机磷系阻燃剂热分解所形成的气态产物中含有PO.游离基,它可以捕获H·游离基及OH·游离基,致使火焰中的H·及OH.游离基浓度大为下降,而起到抑制燃烧链式反应的作用。
(3)中断热交换阻燃机理
这是指将聚合物燃烧产生的部分热量带走而降低原聚合物的吸热量,致使聚合物不能维持热分解温度,因而不能持续提供燃烧赖以进行的可燃气体,于是燃烧乃自熄。
例如,以低分子或液态氯化石蜡或它们与氧化锑组成的协同体系来阻燃高聚物时,由于这类阻燃剂能促进聚合物解聚或分解,故有利于聚合物的熔化,熔融聚合物滴落时带走大部分热量,因而减少了反馈至本体聚合物的热量,致使燃烧延缓,并最后可能中止燃烧。
所以一般说来,易于熔融的材料的可燃性都较低。
但滴落的灼热液滴可引燃其他物质,增加火灾危险性。
应当强调的是,燃烧和阻燃都是十分复杂的过程,涉及很多影响和制约因素,将一种阻燃体系的阻燃机理严格分为哪一种是很难的,实际上很多阻燃体系同时以几种阻燃机理起作用的。
1.6膨胀阻燃阶段的助燃效应[6]
阻燃剂之所以具有阻燃作用,是因其在高聚物的燃烧过程中,能够阻止或抑制其物理的变化或氧化反应的速度。
因此,能够具有如下的一种或多种阻燃效应的助剂,就可作为阻燃剂。
(l)吸热效应
吸热效应是通过吸收燃烧释放出的热量,使得高聚物材料的温度难以上升,从而达到阻燃的作用。
例如氢氧化铝和氢氧化镁的阻燃作用就是因其受热脱水产生吸热效应的缘故。
(2)覆盖效应
其作用是在较高温度下生成稳定的覆盖层,或分解生成泡沫状物质,覆盖于高聚物材料的表面,使高聚物材料因热分解而生成的可燃性气体难于逸出,并对材料起隔热和隔绝空气的作用,从而达到阻燃的效果。
如磷酸酯类化合物和防火发泡涂料等。
(3)稀释效应
此类物质在受热分解时能够产生大量的不燃性气体,使高聚物材料所产生的可燃性气体被稀释而达不到可燃的浓度范围,从而阻止高聚物材料的着火燃烧。
能够作为稀释气体的有CO2,NH3,HCL和H20等。
磷酸铵、氯化铵、碳酸铵等加热就能产生这种不燃性气体。
(4)转移效应
其作用是改变高聚物材料热分解的模式,从而抑制可燃性气体的产生。
例如,利用酸或碱使纤维素产生脱水反应而分解成为碳和水,因为不产生可燃性气体或产生的可燃性气体很少,也就不能着火燃烧了。
氯化铵、磷酸铵等的阻燃作用就是依赖转移效应。
(5)协同效应
有些物质,若单独使用并无阻燃效果,而有些物质单独使用虽有阻燃效果,但不是很明显,但它若是和别和物质并用就可起到增强阻燃的效果。
三氧化二锑和卤素化合物并用,就是最为典型的例子。
其结果是,不但可以提高阻燃效率,而且阻燃剂的用量也可减少。
另外,在含磷及氮的体系中也存在着磷氮协同效应。
1.7课题研究的主要内容和步骤
进入21世纪以后,随着城市人口密度的不断增大、高层住宅建筑的增加和新型建筑材料的广泛使用,引起火灾的可能性在不断增加,火灾事故对人民生命财产的危害己成为当今城市灾害的主要威胁之一。
近些年来全国各地频频发生的火灾事故,造成大量人员伤亡和财产损失,令人触目惊心。
据不完全统计,我国国内在2009年因钢结构建筑发生火灾而造成的经济损失是非常的巨大的。
因此,研制难燃、不燃和防火的建筑材料已迫在眉睫。
而防火保护的目的就是为了提高钢结构的耐火极限,减少人员伤亡和经济损失[7]。
钢结构防火保护的意义可归结以下几点[3]:
(1)发生火灾时,延迟火焰的传递速率,阻止热量传向钢材,防止钢结构因过热而变形,甚至整体垮塌;
(2)防止火势的蔓延,为营救被困在火灾中的人员以及疏散人员赢得宝贵的时间;
(3)尽量减少因火灾而发生变形甚至损坏的钢结构修复费用,缩短恢复周期,间接减少经济损失。
本课题选取了三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、苯丙烯酸乳液作为膨胀阻燃体系,通过锥形量热仪等测试方法,分析其膨胀过程中的膨胀燃烧行为、碳层的致密度及燃烧参数。
主要研究内容如下:
①在相同实验条件下,利用锥形量热仪进行不同配方膨胀型钢结构阻燃材料的燃烧实验,通过实验现象、成炭行为等来研究样品的燃烧行为。
②测试不同实验条件对样品燃烧行为的影响。
③通过改变锥形量热仪的功率,研究不同功率对样品燃烧行为的影响。
步骤:
(1)查阅国内外相关课题的文献资料,了解国内外进展情况,以及课题研究的意义;
(2)学会样品的制作方法,准备实验样品;
(3)在相同实验条件下,利用锥形量热仪进行不同配方膨胀防火涂料的燃烧实验,通过实验现象、成炭行为等来研究样品的燃烧行为;
(4)研究不同实验条件对样品燃烧行为的影响;
(5)对实验数据进行分析处理;
(6)对实验结果进行讨论并给出结论。
2实验部分
2.1主要材料
2.1.1实验原料
三聚氰胺(MEL):
上海艾比化学试剂有限公司
聚磷酸铵(APP):
苯丙乳液:
季戊四醇(PER):
上海艾比化学试剂有限公司
氢氧化镁(Mg(OH)2):
氢氧化铝(AL(OH)3):
蒙脱土(MMT):
硼酸辛(ZB):
水性消泡剂:
徳谦(上海)化学有限公司
水性流平剂:
徳谦(上海)化学有限公司
2.1.2配方
根据原始配方,通过改变配方中各组分的含量,选出以下五组阻燃效果,膨胀效果都较好的配方进行详细分析。
表1-1配方组成
Tab.1-1TheConstituteofEachFormulation
配方
组数
苯丙乳液
(g)
APP
(g)
PER
(g)
MEL
(g)
填料
Mg(OH)2
(g)
AL(OH)3
(g)
OMMT
(g)
A
15
19
5
5
-----
10
-----
B
15
15
3
5
-----
10
-----
C
15
15
5
7
-----
10
-----
D
15
15
5
5
3.33
3.33
3.33
E
15
15
5
5
10
-----
-----
2.1.3样品制备
本课题中使用的膨胀型钢结构防火涂料采用以三聚氰胺、聚磷酸铵、苯丙烯酸乳液、季戊四醇为阻燃体系,氢氧化镁、氢氧化铝、蒙脱土等为添加剂,样品的制备步骤如下:
1.将三聚氰胺、聚磷酸铵、季戊四醇以一定的比例混合,选择不同的添加剂组合,加蒸馏水搅拌均匀;
2.混合均匀后,用锥形磨研磨到规定的细度;
3.向其中加入苯丙乳液、流平剂、消泡剂等,混合均匀;
4.将制备好的涂料均匀涂在准备好的100mm×100mm的铝箔片上,放入烘箱中,调整温度为60℃,烘干;
5.烘干的铝箔片重复涂刷
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