超薄型钢结构防火涂料的研制
YW—A超薄型钢结构防火涂料的研制
复台助 荆
溶剂 ０Ｏ
２ ３ 性 能 测 试 ．
由 表 中可 以 看 出 ， ４ ｉ 经 ０ ｍ ｎ大 火 的 烧 蚀 。 涂 本 料 涂 层 具 有 很 好 的 抗 燃 隔 热 效 果 经 国家 防火 建筑
（）耐 火 性 能 １
在实 验室采 用厚 度 为 ５５ ，ｍｍ 的 Ａ ３钢 板 ， 刨 经
材料质量监督检验 中心按 Ｇ ／ ９８ ８ （ Ｂ Ｔ９７ — ８ 建筑 构件 耐火试验方法） 验 ， ４ｍ 试 １ ９ ｍ厚的 本涂 料涂层 耐火 极限为 ４ｒｎ 而按 Ｇ ４０ — ４ 钢 结 构舫火 涂料 ５ ｉ， ａ Ｂ １９ ７ ９ （ 通用技术 条件） 规定要求涂层 厚度 为 ３ ｍ时耐火极 ｍ
能 ， 有 能 与上 述 防 火 体 系 很 好 结 合 并 使 碳 质 层 的 又
耐 火 烧蚀 强度 大 大 提 高 的 物 质 。 通 过 材 料 筛 选 、 试
结 构进 行 防 火 有 多 种 形 式 和 措 施 ， 从 实 用 性 能 上 但
看 ， 用 防 火 涂 料 是 一 种 比较 理 想 的 技 术 措 施 。 就 使
（）溶 剂 和 稀 释 剂 ６
２ ２ 生 产工 艺 ． Ｙ Ａ超 薄 型 钢 结 构 防 火 涂 料 的 生 产 工 艺 同 饰 Ｗ－ 面 型 防火 涂料 的 生 产基 本 一 样 。 对 原 材 料 进 行 检 验
后 ， 格 的 原 料 按 配方 称 料 ， 合 ， 散 ， 磨 。其 工 合 混 分 研 艺流 程 如 下 ：
３ 结 论 （ ）Ｙ ． １ Ａ超 薄 型 钢 结 构 肪 火 涂 料 受 火 时 迅 速 膨 胀 发 泡 形 成 致 密 的 碳 化 隔 热 层 。 经 试 验 ， ５ ｎ １ ｒ ｍ
抗静电超薄型钢结构防火涂料的研制
及其 他 组分网 。选 择合适 的组分 及其 用量 是提 高超 薄 型钢结 构 防火涂料 性 能 的关 键 。已有研 究表 明 ， 数种 阻燃 剂 或阻燃 增 效剂并 用 可 以达到 协 同阻燃 的效果 ， 少 阻燃剂 的用 量 。 中 ， 减 其 聚合 物基 有机／ 机纳 米复合 无
材 料具 有 良好 的应用前 景［ ］ ７。 － ９
防火涂 料 中的高 分子 基体 材料 大多 是优 良的电绝 缘性 材料 ， 其表 面 电阻和 体积 电阻很 大 ， 易积 聚大量静 电荷 ， 引起 火 灾 、 爆炸 等事 故［ ｌ。抗 静 电阻燃涂 料兼 具 阻燃 防静 电功 能 ， 年来 发展 迅 速 ， 被广 泛应 用 于 １１ ０］ － 近 并 电子 、 建筑 、 航空 、 事等 领域 。抗 静 电阻燃 涂料包 括 添加 型涂 料和非 添加 型涂 料两 大类 ， 军 目前 多 以金属氢 氧 化 物为 填料 【。近年来 ， 米氢 氧化 铝阻 燃剂 在 防火涂料 中被广泛 应 用 ， 】 ２ １ 纳 但其 抗 静 电性 能 尚有待 研究［ ｑ １ 。 ３
随 着钢 结构 在 建筑 业 中 的广泛 应用 ， 防火 问题 显得 尤 为 紧迫 ， 膨胀 型钢 结构 防火 涂 料应 用 比较广 泛【 １ １。 － ２ 根 据 Ｇ １ ９ ７ ２ ０ 《钢 结 构 防 火 涂 料 》 定 ， 料 分 为 厚 型 （ ≤４ Ｂ４０ —０２ 规 涂 ７ ｍｍ ５ ｍｍ） 薄 型 （ ｍ ≤ 、 ３ｍ
瑞 奇精 细化 工 有 限公 司 ， 苏 苏 州 ２ ５ １ ； ． 通 醋 酸 纤 维 有 限公 司 ， 苏 南 通 ２ ６ ０ ） 江 １ ６ ９ ４南 江 ２ ０ ８
环境友好超薄型钢结构防火涂料及其配方设计
环境友好超薄型钢结构防火涂料及其配方设计简介本文旨在介绍一种环境友好的超薄型钢结构防火涂料及其配方设计。
该涂料具有良好的防火性能，并且对环境无害，适用于钢结构的防火处理。
防火涂料的要求钢结构的防火涂料有以下几个主要要求：- 防火性能优秀：能有效阻止钢结构在火灾中燃烧，保护结构的完整性和稳定性。
- 超薄型涂层：涂料应具有超薄的厚度，以免对结构造成过重的负荷。
- 环境友好：涂料应不含有毒有害物质，对环境无害。
- 耐久性：涂料应具有较长的使用寿命，能够抵御气候变化和其他外部因素的侵蚀。
配方设计下面是一种环境友好超薄型钢结构防火涂料的配方设计：成分- 石蜡：作为主要基料，提供涂料的粘稠度和黏结性。
- 阻燃剂：用于提高涂料的防火性能，抑制火焰蔓延。
- 填料：增加涂料的厚度，提供更好的隔热性能。
- 溶剂：用于调节涂料的流动性和干燥速度。
配方比例根据具体需求和材料性能，可以根据以下配方比例进行配置：- 石蜡：50%- 阻燃剂：20%- 填料：25%- 溶剂：5%使用方法使用该环境友好超薄型钢结构防火涂料可以按照以下步骤进行：1. 将涂料配制好，确保各成分充分混合均匀。
2. 清洁和处理钢结构表面，确保其干燥、无油污或杂质。
3. 使用刷子、辊涂或喷涂等方法将涂料均匀地涂抹在钢结构表面。
4. 干燥时间视具体配方和环境条件而定，请参考配方说明书。
5. 检查涂层的均匀性和厚度，如有需要，可进行二次涂覆。
注意事项在使用该环境友好超薄型钢结构防火涂料时，请注意以下事项：- 请遵守配方比例，不要随意修改或混合其他化学物质。
- 使用时请做好防护措施，如戴手套、眼镜等，避免接触皮肤和眼睛。
- 涂料需在通风良好的环境下施工，避免吸入有害气体。
- 请按照涂料的使用说明进行操作，确保施工效果和安全性。
以上是关于环境友好超薄型钢结构防火涂料及其配方设计的介绍。
希望本文对你有所帮助！。
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超薄型钢结构防火涂料的研制瞿金清,肖新颜,陈焕钦(华南理工大学化工所,广东广州510640)[摘 要] 采用氨基树酯与丙烯酸树脂为基料,以聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇为阻燃剂体系,配制超薄型钢结构防火涂料。
讨论了基料树脂和阻燃体系的配比对防火涂料性能的影响。
试验结果表明,该防火涂料具有较好的物理化学性能,当干膜厚度为1mm 时,其耐火极限为60min 。
[关键词] 防火涂料;钢结构;超薄型[中图分类号] TQ637.8 [文献标识码] A [文章编号] 1001-1560(2002)06-0027-03Ultra Thin Fire Resistant Coating for Steel StructureQU Jin qing,XIAO Xin yan,CHEN Huan qin(Institute of Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)Abstract:An ultra thin fire resistant coating for steel structure was prepared using a mine resin,acrylic resin and flame retardant such as a mmonium polyphosphate,melamine and pentaerythritol.The effect of the ratio of base resins and flame retardant on the properties of fire resistant coating was discussed.Results showed that the ultra thin fire re sistant coating for steel structure had good physical che mical properties.When the thickness of the dry film was 1mm,the fire resistant time of coating c ould last over 60minutes.Key w ords:fire resistant coating;steel structure;ultra thin[收稿日期] 2002-01-20现代建筑物的主要承重构件大都依赖于坚固的钢材,钢材在高温火焰的直接灼烧下只有15min 的耐火极限,一旦发生火灾,将对整个建筑物造成灾难性的后果。
采用防火涂料涂覆于钢材表面,既具有装饰和防护作用,又由于涂料本身的不燃性和难燃性,可以阻止火灾发生时火焰的蔓延并延缓火势的扩展,为消防救火提供了宝贵的时间。
钢结构防火涂料按防火机理分为膨胀型和非膨胀型两类[1,2];按涂层厚度可分为厚涂型、薄涂型和超薄型,其中超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度不超过3mm,受火灾时膨胀发泡,形成致密的蜂窝状炭化层的防火隔热层涂料,其炭化层使火焰得到隔离,大大降低传导至底层的热量,从而达到阻燃或延缓火焰扩展的目的。
现有超薄型钢结构防火涂料品种少、质量差,存在着涂料涂装时涂膜严重开裂、涂层受高温火焰灼烧时易脱落而失去防火功能等缺陷[3]。
因此,研制一种具有良好装饰性能和防火性能的超薄型钢结构防火涂料很有必要。
1 试 验1.1 材 料异丁醇醚化三聚氰胺甲醛树脂(简称氨基树脂):工业品,广州制漆厂生产;热塑性丙烯酸树脂:工业品,玻璃化温度55 ,广州制漆厂生产;聚磷酸胺(APP)和AB 型阻燃剂,工业品,四川康威阻燃材料厂;季戊四醇和三聚氰胺:工业品,湖南衡阳化工厂;氯化石蜡,一般工业品;红丹环氧防锈底漆,广州制漆厂;溶剂二甲苯和200号油漆溶剂油为工业品。
1.2 试验仪器高速分散机GFJ 0.4型,上海涂料机械设备厂;试验用 快手!分散机:上海涂料机械设备厂;三辊机:SG 65型,秦皇岛市轻化机械厂;钢板:A3钢,其中小板规格为110∀110∀4,中板规格为300∀300∀4,大板规格为900∀900∀4。
1.3 防火涂料的配制按配方量将树脂、氯化石蜡加入钢制分散罐,再依次加入阻燃体系、颜填料、助剂,然后加入分散介质(如钢珠、石英球等),封闭分散罐,置于 快手!分散机上分散2~3h,当涂料细度达到要求后,出料、过滤,用溶剂稀释调节粘度和固体含量备用。
1.4 分析与测试耐燃时间测试:按GB 14907#94钢结构防火涂料性能指标要求,将涂有防火涂料的钢板(涂覆厚度小于3mm)置于煤气喷灯上灼烧,用秒表记录时间、热电偶记录钢板背面温度。
按照程序升温,测定试片背火面的温度达到300 时的燃烧时间,即为耐燃时间。
炭质层厚度:取下检测耐燃时间之后的试板,检测试板膨胀炭质层的最大厚度,即为炭质层厚度。
涂料的其他物理化学性能:按GB 14907#94钢结构防火涂料通用技术条件检测。
2 结果与讨论第35卷 第6期 2002年6月材 料 保 护MATE RIALS PROTEC TIONVol.35 No.6 Jun.20022.1 基料树脂的选择树脂基料对膨胀型防火涂料的性能有重大的影响,采用树脂共混作为基料,既能保证涂膜具有基本的物理化学性能,又能在火焰灼烧或高温作用下具有难燃性和优异的膨胀发泡阻燃效果。
研究氨基树脂与丙烯酸树脂的质量比对涂膜性能的影响时,保持整个涂料配方体系各组分含量基本不变,仅改变丙烯酸树脂和氨基树脂的比例,配制防火涂料,涂覆于中钢板和大钢板上,涂覆干涂膜厚度为1mm,考察涂膜表面开裂状况,并将大板放在酒精喷灯上灼烧,观察其阻燃发泡效果,试验结果见表1。
表1 氨基树脂与丙烯酸树脂的配比对涂料性能的影响氨基树脂:丙烯酸树脂(质量比)0:11:42:33:23:11:0涂膜外观平整,光滑,不开裂平整,光滑,不开裂平整,光滑,不开裂平整,光滑,不开裂不开裂不平整,开裂,裂纹2mm表干时间/h0.50.5 1.0 1.0 2.0 2.0实干时间/d7.07.0 5.0 2.0 1.0 1.0炭质层厚度/c m0.50.5 1.0 3.0 4.07.0阻燃时间/min101535405420由表1可见,随着丙烯酸树脂添加量的增加,涂膜外观由开裂变为不开裂,由不平整到平整光滑,主要是因为热塑性丙烯酸树脂的分子量较大,成膜性比氨基树脂好。
随丙烯酸树脂添加量增加,涂膜灼烧后炭化层厚度降低,因丙烯酸树脂为高含碳树脂,既是基料树脂,也是阻燃体系的炭化剂,炭化剂过多改变了阻燃体系的比例,影响涂层的阻燃性能;而氨基树脂既是基料树脂,又是发泡剂,随氨基树脂的用量增大,涂膜炭化层厚度增大。
若完全使用氨基树脂,涂膜炭化层较高,但炭化层疏松,没有足够强度,易被高压火焰破坏,其涂层耐燃时间较短。
因此,涂层炭化层既要有厚度又要有强度才能保证涂膜阻燃性能好。
丙烯酸树脂可以保证炭化层强度,氨基树脂有利于增加炭化层厚度,表1说明当氨基树脂与丙烯酸树脂的配比为3:1时,即氨基树脂为75%时,涂层外观好,阻燃时间长。
多次试验发现,当丙烯酸树脂在树脂总量中占20%~50%时,分多次涂覆,每次涂覆量在0.1~0.2 m m,待涂层实干后(约24h)再涂覆下一层,该涂装工艺有利于涂层迅速干燥,涂膜外观好,不开裂。
2.2 基料树脂含量的影响采用氨基树脂与丙烯酸树脂混合为基料树脂,其比例为3:1,保持阻燃体系以及颜填料的含量不变,增加涂料中树脂的用量,配制防火涂料,并涂覆于大板上,涂覆干涂膜厚度约为1mm,涂膜实干后按GB14907#94测定涂膜阻燃性能,试验结果见表2。
表2 基料树脂含量对涂料阻燃性能的影响树脂含量/%30~3535~4040~45炭质层厚度/m m 1.0 5.0 1.5发泡情况泡大且疏松发泡细而致密发泡小但疏松灼烧现象 涂层受热易熔融下坠,附着力太差附着力较好,炭化层较硬附着力好,但内层涂层受热变黄,炭化层太软阻燃时间/min56030表2说明,当基料树脂含量为30%~35%时,涂膜灼烧约3min后,涂层开始变软,小面积的涂层开始炭化发泡,但中间已开始隆起,大块涂料受热脱落。
这主要是由于涂层与底层的附着力不够的缘故。
虽然未灼烧之前涂层与底层连接较好,但涂料受热熔融后,熔融的树脂与底层的附着力承受不住涂层和炭化层的重量,出现了涂层受热后即大块脱落的现象。
随树脂添加量增大,在一定程度上影响膨胀发泡效果,但增加了涂层熔融时与底层的附着力,阻止熔融涂层的大块脱落,其阻燃时间也大大延长。
但树脂含量过高时,会影响涂层的炭化层厚度和阻燃效果。
因此,最佳的树脂添加量为35%~40%。
2.3 阻燃体系含量的影响本文研制的防火涂料是以聚磷酸铵(APP)、AB型阻燃剂、三聚氰胺和季戊四醇构成防火阻燃体系。
其中APP和AB型阻燃剂主要作为酸催化剂,三聚氰胺为发泡剂,季戊四醇作为炭化剂。
以氨基树脂和丙烯酸树脂为基料,树脂含量为35%~40%时,仅改变APP、AB型阻燃剂、三聚氰胺、季戊四醇之间的比例,观察发泡情况,确定阻燃体系,试验结果见表3(试验干涂膜厚度为1 mm)。
表3 阻燃体系含量的对涂膜防火性能的影响试验序号各组分在阻燃体系中的重量百分数A PPAB型阻燃剂三聚氰胺季戊四醇试 验 结 果120~2535~4010~1525~30发泡细小致密,炭化层厚约4~5cm,阻燃时间75min220~2535~4020~2520~25发泡层不高,但泡沫较大,炭化层厚约3cm,阻燃时间30min 320~2535~4025~3010~15发泡较多,炭化层厚2cm,阻燃时间25mi n 425~3025~3015~2010~15发泡细小,炭化层厚1~2c m,阻燃时间10min550~55015~2025~30与4号相比,发泡较早,炭化层厚1.0~1.5cm,阻燃时间10min由表3可知,1号阻燃体系配方的发泡炭化现象最好,涂膜阻燃时间最长,故选用1号阻燃体系配方作为超薄型钢结构防火涂料的阻燃体系配方。
2.4 配方确定和性能测试以氨基树脂和丙烯酸树脂为基料,其中丙烯酸树脂在基料中约占20%~25%,确定防火涂料配方为:基料35%~40%,氯化石蜡6%~8%,阻燃体系40%~50%,填料5%~12%,溶剂和助剂5%~12%,防火涂料性能检测结果见表4。
表4 超薄型钢结构防火涂料性能检测项目技术指标检测结果在容器中的状态经搅拌后呈均匀液态或稠厚流体,无结块符合要求干燥时间(表干时间/h)∃12 2(续表4)检测项目技术指标检测结果初期干燥抗裂性一般不应出现裂纹,如有1~3条裂纹,其宽度应不大于0.5mm无裂纹外观与颜色 外观与颜色同样品相比,应无明显差别符合要求粘结强度/MPa %0.150.40抗振性挠曲L /200,涂层不起层、脱落合格抗弯性挠曲L /100,涂层不起层、脱落合格耐水性/h %24%24耐冻融循环次数 %15%15耐火极限/h%0.5(涂层3mm)%1(涂层1mm)3 结 论采用氨基树脂与丙烯酸树脂复合用于超薄型钢结构防火涂料的基料树脂,合理调节基料树脂和阻燃体系的含量,应用多次涂刷工艺,可得到物理化学性能较好的超薄型钢结构防火涂料,干膜不开裂,具有较好的外观;当干膜厚度为1m m 时,耐火极限为60min,具有较好的耐火阻燃性能。