水性超薄膨胀型防火涂料的研究

data-full-width-responsive="true"> 水性超薄膨胀型防火涂料的研究周娟，李惠萍，胡子昭，茹春（新疆大学石油天然气精细化工教育部、自治区重点实验室，乌鲁木齐830046）0 引言防火涂料涂覆于可燃件基材表面能降低被涂材料表面的可燃性，阻滞火灾的迅速蔓延，或是涂覆于结构材料表面，用于提高构件耐火极限。目前国内高性能防火涂料均为水性乳液膨胀型防火涂料。水性膨胀型防火涂料的特点是：以水作分散介质、成本低、无毒、不污染环境、常温干燥，不仅具有防火性能，也有很好的装饰性能，涂层在常温下是普通涂膜，在火焰或高温作用下，可产生比原来涂层厚几十倍甚至上百倍的不易燃海绵状炭质层，起到有效阻止外部热源的作用，同时产生不燃性气体，如：CO2、NH3、HCl、HBr 和水蒸气等，降低可燃性气体的浓度和空气中氧的浓度，从而起到防火阻燃作用。水性膨胀型钢结构防火涂料的主要成分是乳液基料、膨胀体系和无机填料、助剂等。膨胀体系由发泡剂、成炭剂、脱水成炭催化剂组成。本研究选用亲水性水溶性聚合物水性乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液为基料。采用APP-MEL-PER 为防火阻燃体系，通过添加一些高分子聚合物填料和助剂制备了一种性能优异的水性膨胀型钢结构防火涂料。1 试验部分11 主要原料乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液（BJ-707 乳液），北京东方石油化工有限公司；聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺（MEL）、季戊四醇（PER），山东省东营市京东化工有限公司；羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚乙二醇，济南乐邦化工有限公司；氯偏乳液，上海天银化工科技有限公司；助剂均为市售。12 防火涂料制备方法防火涂料配方见表1，按配方称取一定量的固体组分混合，用研钵充分研磨后加入到用水稀释好的乳液中，加入消泡剂、分散剂等助剂，机械搅拌器200 r/min 条件下搅拌10 min，然后800 r/min 条件下搅拌1h 得到防火涂料。13 性能检测131 耐火性能测试样品的制备将制备好的防火涂料均匀涂刷在打磨除锈后的150 mm80 mm2 mm 钢板上。每次涂刷厚度约01mm，将涂刷好的钢板放在50 ℃的鼓风干燥箱中表干后重复涂7 ~ 8 次，直至厚度达到（2502）mm，在室温下进行干燥直至钢板质量不再变化。132 防火涂料耐火时间的测试自制的简易燃烧测试装置见图1，涂层样板固定于铁架台的铁圈上方，涂层朝下，样板与酒精喷灯口的垂直距离为5~7 cm，使用红外测温枪测量燃烧过程中钢板背后的温度变化。将酒精喷灯放到测试样板的下方，使火焰直接燃烧防火涂层，并开始计时。把钢板背面温度升至400 ℃的时间作为涂层的耐火极限时间。133 涂层燃烧前后形貌分析采用数码相机拍摄防火涂层燃烧前后的变化情况，以评价涂层的阻燃性能。2 结果与讨论21 阻燃体系各组分配比的确定影响涂料防火性能的因素有多种，并且各因素之间存在相互制约的关系，如果按照常规的单因素变量来考察每个因素的影响，工作量大而繁琐。正交水平试验设计是一种行之有效的方法，它不仅能够缩减试验次数，而且能够将各因素间的相互关系考虑进去。本次试验，在其他组分比例不变的条件下，选用L9（34） 正交设计考察了膨胀型阻燃体系中APP/MEL/PER 3 组分对涂料耐火性能的影响。正交试验的因子水平见表2。以涂层的耐火时间为评价标准，所得结果见表3。表3 的正交试验结果表明，因子APP 的极差最大，为1547，因子MEL 的极差明显低于因子APP 的极差，为477。因子PER 的极差最小，可见，影响耐火时间的因子由主至次的顺序为：APPPER，即APP 对涂层的耐火性能影响最大，MEL 次之，PER 最小，三者的最佳质量比为11 ∶ 6 ∶ 4。22 阻燃体系含量对防火涂料耐火性能的影响本文研制的防火涂料以聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺为阻燃体系，以乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液为成膜物质，仅改变膨胀阻燃体系在涂料中的用量，试验现象见表4，耐火时间变化见图2。