跟着科技开展以及人类对自身安全要求的不断进步,阻燃资料现已广泛地使用于公民出产、日子之中。防火涂料作为阻燃资猜中的一种,不只具有一般的装修、防腐效果,而且能够阻隔基材与火源,下降所维护基材的内部温度,使其难以焚烧然后阻挠火势加重、延伸,起到杰出的阻燃防火效果。全世界现行的建筑结构中,钢一般作为承重的支撑资料,关于建筑物起到至关重要的效果。但是工业及民用建筑资猜中钢的耐火性差,530℃温度即能使其软化。因而,选用防火涂料对建筑物的钢结构进行防火维护,是一条切实可行且经济的途径。
防火涂料品种繁复,根据防火机理的不同能够分为非胀大型和胀大型;根据图层厚度可分为厚型、薄型及超薄型三类。在建筑物钢结构防火维护中,使用远景最好的当属胀大型防火涂料,胀大型防火涂料一般在火灾条件下,厚度能敏捷胀大到本来厚度许多倍,进一步发生炭化隔热层,然后下降所需求维护的资料外表的温度升高速率,延伸建筑物受损坏的时刻。
最早开发的防火涂料的首要成分为无机资料,如1924年世界上第一种防火涂料首要由石棉、立德粉、高岭土以及氟化钠等组成。胀大型防火涂料的概念最早由Tramm于1937年提出,他选用二氰二铵为胀大发泡剂、磷酸二铵为催化剂制备了可胀大型防火涂料,聚合物基胀大型防火涂料除了少数催化剂及增加型发泡剂为无机资料,其首要成分为有机物。如1948年Jones等人选用多聚甲醛、磷酸铵、淀粉、尿素等组成了聚合物基胀大型防火涂料;美国Monsanto公司和Vandersall实验室在1965年联合开发了磷酸铵、二铵,磷酸蜜胺和聚磷酸铵三大聚合物基胀大型防火涂料,从此聚合物基胀大型防火涂料走上了集商业开发和新产品研讨探究为一体的抢手研讨范畴。
近年来,聚合物基胀大型钢结构防火涂料的开发得到了必定的开展。而研讨得最多的系统则为P-C-N阻燃系统。这类系统的聚合物基料遍及为改性后的丙烯酸树脂、改性高氯化聚乙烯树脂以及改性氨基树脂等。选用这类聚合物作为胀大型钢结构防火涂料的基料,能够赋予涂料以杰出的装修性、耐候性以及耐化学腐蚀性。季宝华人选取有机硅改性丙烯酸乳液为基料,聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇等为发泡剂制备了聚合物基胀大型钢结构防火涂料。因为单纯聚合物基胀大型钢结构防火涂料存在着胀大倍率过小、阻隔功能低、耐火性差等缺陷,因而对单纯聚合物基胀大型钢结构防火涂料的研讨取得的开展并不显着。当时大部分研讨首要会集在功能更杰出的功能性胀大型钢结构防火涂料上。
此处独自将无机填料改性胀大型钢结构防火涂料独自列为一类进行叙说,旨在杰出功能性无机填料对胀大型钢结构防火涂料防火功能的影响,要点杰出无机填料的功能性。因而这儿所指的无机填料现已不是朴实下降出产成本,或许进步其他物理功能而增加的类型。关于无机填料对胀大型钢结构防火涂料防火功能的影响,彭华裔等人在2008年宣布的总述文章已有了较详细的论说。该文侧重总述了各类无机纳米、非纳米填料对胀大型钢结构防火涂料防火功能的改动。
最近几年关于无机填料对胀大型钢结构防火涂料防火功能进步的研讨首要会集在可胀大石墨以及纳米无机填料两个范畴。
国内对这方面的报导也较多,如刘学军将可胀大石墨增加到胀大型钢结构防火涂猜中,研讨了胀大石墨对涂料焚烧后炭质层描摹、厚度以及对钢结构耐火功能的影响。研讨标明,胀大石墨在胀大炭质层中的散布为蠕虫描摹,使得胀大炭质层具有愈加细密的结构,增加了胀大层的强度,然后更好地完成了对钢结构的维护。参加胀大石墨的防火涂料在600℃环境下的失重减少了7%,而且使得钢结构的耐火极限时刻延伸了10分钟。王建国等则以硅丙乳液为基底,研讨了胀大石墨的参加对钢结构胀大型防火涂料胀大发泡层强度、黏着力等方面的影响。效果标明,胀大型石墨的参加能够很好地战胜发泡层疏松易掉落、开裂的缺陷。该胀大型防火涂料的初始胀大温度为150℃,石墨增加量为3%时防火功能最好。李小朋等则选用聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺为阻燃发泡剂改性氯醚树脂和氯丙树脂基底,进一步向该系统参加胀大石墨,使得该系列胀大型钢结构防火涂料在焚烧后炭质层的质量和热稳定性均有显着进步。研讨还发现该防火涂料在钢外表具有杰出的附着力,而且具有优胜的耐候性,焚烧后发泡层为密实的微孔状泡沫结构。
另一类对胀大型钢结构阻燃涂料阻燃功能影响较大的无机填料为纳米无机填料。咸才军等系统研讨了多种纳米增加剂对胀大型钢结构防火涂料各方面功能的影响,效果标明纳米SiO2以及TiO2能够显着进步钢结构防火涂料胀大后炭质层的强度,并使得钢结构的耐火时刻得以延伸。例如,当纳米SiO2增加量为1.5%时,胀大型钢结构防火涂料的耐火时刻可延伸至110分钟。覃文清等人则将纳米氢氧化铝引进胀大型钢结构防火涂猜中,企图进步涂料的防火功能,测试了该防火涂料的防火功能、耐腐蚀功能。研讨以为,当纳米氢氧化铝阻燃资料的参加量为6%时,该胀大型钢结构防火涂料既具有杰出的防火功能也具有其他优秀的物理化学功能,而且有着优秀的防腐蚀功能。
水性超薄胀大型钢结构防火涂料是近年来开展起来的一种新资料。其首要成分为亲水性乳液基料、胀大系统和无机填料。既然是超薄涂料,其涂层厚度一般不超越3mm,受火后,其厚度可胀大至本来厚度的几十倍,而且构成细密蜂窝状或许海绵状的炭质层,然后有用间隔火源、下降钢结构外表温度,延伸钢结构的耐火时刻。通过这几年的探究,现已取得了必定的研讨效果。
关于水性超薄胀大型钢结构防火涂料的总述,覃文清进行了较详细的论说,介绍了水性钢结构防火涂料的国内外研讨现状,而且剖析了水性超薄胀大型钢结构防火涂料的配方规划以及施行和出产工艺。近两年国内对水性超薄胀大型钢结构防火涂料的研讨较为会集。如王国建等人制造了有机硅氧烷乳液与自交联纯丙乳液的混合乳液,以其为基料、聚磷酸铵、三聚氰胺为发泡剂、二氧化钛为填料等制备了水性超薄胀大型钢结构防火涂料。探究了聚合物基料对其物化功能的影响。效果标明,增加适量的聚有机硅氧烷乳液后,涂料受火后炭化层形状、结构、厚度、防火功能、胀大倍率等均具有显着改进。刘芳等人则侧重研讨了发泡剂如多聚磷酸铵、三聚氰胺以及季戊四醇等的增加份额、增加量、涂层厚度等对以丙烯酸乳液为基料的水性超薄胀大型钢结构防火涂料防火功能的影响。研讨效果标明,当多聚磷酸铵、三聚氰胺以及季戊四醇等的增加份额为5:3:2,增加量为35.7%,涂层厚度为1.0mm时,耐火时刻可高达95.3分钟,显着高于国家规定的大于60分钟的规范。
刘成楼则选用一种无溶剂的办法组成了水性超薄胀大型钢结构防火涂料。选用丙烯酸改性环氧树脂为甲组分,以天然腰果壳油组成的固化剂为乙组分,聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、可胀大石墨为阻燃系统。所制备的胀大型超薄钢结构防火涂料的防火功能、防腐功能以及耐候耐久性均杰出。刘斌等则选用硼酸改性水性超薄胀大型钢结构防火涂料。选用的系统为丙烯酸酯乳液为基料,多聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺为胀大阻燃资料。研讨效果标明,参加必定份额的硼酸作为改性剂,涂层耐火极限时刻可达93分钟,在700℃时终究成炭量为44%,受火后胀大涂层为细密蜂窝状结构。
胀大型防钢结构防火涂料的阻燃效果是通过各成分发生的化学反应有机和谐的一起效果。其阻燃隔热原理首要通过以下方法完成:1脱水成炭催化剂如聚磷酸铵等受热分化生成酸;2多羟基炭化剂如季戊四醇在高温及酸催化下脱水分化成炭;3聚合物基料受热熔融且在发泡剂如三聚氰胺效果下的效果下胀大发泡,进一步构成胀大炭化层。胀大型钢结构防火涂料在受火情况下,其厚度敏捷胀大至本来的几十倍,最高可达两百倍,构成的蜂窝或许海绵状炭质层对钢的防火效果首要能够概括为三个方面:1阻隔效果,高度胀大的炭化层能够对所维护的钢结构起到杰出的空气、热源阻隔效果,然后有用下降钢结构外表温度,延伸火灾中钢结构的支撑时刻;2吸热效果,聚合物涂层的软化、熔融、胀大后炭化层的物理变化以及涂料各组分的热分化、蒸腾和炭化均会吸收许多的热量,然后有用下降钢结构外表温度;3停止焚烧,涂料各组分受热分化出来的各类不燃性气体能够起到稀释氧气浓度的效果,而且可捕捉焚烧所发生的自由基,然后有用阻挠焚烧的进行。这三个进程的和谐效果,终究使得胀大型钢结构防火涂料发挥有用的防火效果。
胀大型钢结构防火涂料通过这些年的开展,现已取得了必定的效果,部分产品现已开端了商业化出产。但是,问题和缺乏仍然存在,还有许多未知范畴亟待探究。往后胀大型钢结构防火涂料将朝着以下几个方面开展:1进步环境稳定性,详细说,胀大型钢结构防火涂料不只要具有杰出的防火功能,更应该具有优秀的环境稳定性,其防化学腐蚀、防紫外光照等功能直接影响使用寿命。因而环境稳定性是当时胀大型钢结构防火涂料不行忽视的研讨要点;2环境友好型胀大型钢结构防火涂料,也将是一个新卖点。跟着公民对日子质量要求的进步,防火涂料自身的化学毒性、焚烧时所生成的产品的毒性均是往后研讨所应该考虑的重要方面;3进步耐火性,这是一切防火涂料所一向寻求的重要功能,胀大型钢结构防火涂料的耐火性多进步一分钟,对人们生命财产的维护就多一分,因而耐火功能的进步将始终是研讨的要点;4纳米改性胀大型钢结构防火涂料的开发,这是最近鼓起的一个涂料改性方向,将无机功能性纳米粒子涣散于涂猜中,对涂料防火功能的进步将远远好于用一般无机纳米粒子,然后取得高功能胀大型钢结构防火涂料。