膨脹型防火涂料對涂料防火性能的影響

膨脹型防火涂料對涂料防火性能的膨脹型防火涂料對涂料防火性能的 影響影響 1 前言前言 防火涂料又叫阻燃涂料 它是一種涂刷在建筑物內(nèi)的木材 纖維板 紙板 塑料等易燃基材上或用于電纜 金屬構(gòu)件的表 面 起防火保護(hù)和裝飾作用的專用涂料 使用它可以阻止火勢 迅速蔓延 防止小火釀成大災(zāi) 給救災(zāi)人員贏得時間 膨脹型 防火涂料是防火涂料家族中的的主要類型 由于它在受火時組 分間協(xié)合作用 膨脹發(fā)泡形成泡沫層 泡沫層不僅隔絕了氧氣 而且具有良好的隔熱性能 可以延滯熱量傳向被保護(hù)基材的速 度 防止火焰迅速蔓延 此外 涂層膨脹形成泡沫隔熱層的過 程是吸熱反應(yīng) 使體系的溫度降低 故其阻燃防火效果顯著 因而目前國內(nèi)外無論是飾面型防火涂料 還是鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 或者是電纜防火涂料的研制絕大多數(shù)都是走 膨脹型 這條技術(shù) 路線 由于膨脹型防火涂料的防火隔熱效能是依靠涂層膨脹后形 成的發(fā)泡層所具有的低導(dǎo)熱性而實現(xiàn)的 因此發(fā)泡層質(zhì)量的好 壞 直接影響涂料防火隔熱性能的優(yōu)劣 國家建設(shè)事業(yè)不斷發(fā) 展 四化 進(jìn)程不斷加快 各種建筑象雨后春筍 日益增多 隨著消防法規(guī)的貫徹實施 各行各業(yè)對使用防火涂料作阻燃防 火保護(hù)的要求也日益增加 各種系列的膨脹型防火涂料品種不 斷問世 近幾年來 國內(nèi)外膨脹型防火涂料產(chǎn)品已涉及到油溶 型 水乳膠型以及水性等系列 并且繼續(xù)朝著開發(fā)新品種的趨 勢發(fā)展 可以說是方興未艾 推陳出新 在這樣的形勢下 對 膨脹型防火涂料的發(fā)泡層質(zhì)量進(jìn)行深入的分析研究 為進(jìn)一步 開發(fā)高效優(yōu)質(zhì)的膨脹防火涂料品種提供一些有價值的參考依據(jù) 具有重要的意義 為此 我們對通過公安部技術(shù)鑒定的 e60 1 膨脹型無機(jī)防火涂料 水性 和 scb 超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂 料 溶劑型 作了涂料膨脹發(fā)泡層質(zhì)量的分析研究 2 實驗分析研究部分實驗分析研究部分 膨脹型防火涂料膨脹發(fā)泡形成炭質(zhì)泡沫層需要酸源 催化 劑 氣源 發(fā)泡劑 和碳源三個基本要素 同時要求三要素 間能有機(jī)協(xié)合 涂膜受熱軟化 其中的氣源材料發(fā)生分解并產(chǎn) 生氣體 氣體的逸出使軟化了的涂膜鼓泡 膨脹 與此同時 酸源分解放出游離子酸類 催化炭化材料 使其脫水形成炭架 使膨脹起來的涂層具有一定的密實性 隨著此過程的進(jìn)行 最 終形成絕熱性良好的膨脹發(fā)泡層 為了防止涂料中的有機(jī)物產(chǎn) 生火焰 往往還加入一些阻燃劑 如氯化石蠟 四溴雙酚等 a 類 籍這類阻燃劑分解放出的鹵素 中止燃燒反應(yīng) 從涂膜膨 脹發(fā)泡機(jī)理中可以看出 了泡層發(fā)泡率的高低 與發(fā)泡劑密切 相關(guān) 而發(fā)泡層的密實 與碳源材料密切相關(guān) 涂料膨脹發(fā)泡 層的質(zhì)量由發(fā)泡層的高低和疏密兩個方面體現(xiàn)出來 因此我們 針對這兩個方面進(jìn)行研究和分析 2 1 發(fā)泡層高度對防火涂料防火性能的影響 在 e60 1 膨脹型無機(jī)防火涂料 和 scb 膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防 火涂料 中 將其他分固定不變 然后分別加入不同量的發(fā)泡劑 使涂料膨脹發(fā)泡層的高度不一樣 將 e60 防火涂料涂在木質(zhì)膠 合板 三層 基材上 待其干燥后用大號酒精燈燒相同的時間 將 scb 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂在 20 20cm 的鋼板 3mm 厚 基材上 待其干燥后用柴油在小型模擬構(gòu)件爐上燒相同的時間 以試件 背火面溫度的情況 觀察不同的膨脹發(fā)泡層高度對涂料防火隔 熱效果的影響 通過大量的實驗結(jié)果可以看出 如涂料膨脹發(fā)泡率太低 則發(fā)泡層的隔熱性差 因為火源與基材之間的有效隔熱距離近 出現(xiàn)基材背火面溫度升溫很快 因而防火隔熱效果差 若涂料 膨脹發(fā)泡率太大 則發(fā)泡層強(qiáng)度差 容易被火焰沖破 使其開 裂甚至脫落 這時火焰直接進(jìn)攻基材 基材失去隔熱屏障 很 快升溫炭化直至發(fā)生燃燒 當(dāng)涂料膨脹發(fā)泡層高度在某一值附 近時 發(fā)泡層既有一定的強(qiáng)度 又使火源與基材有一定的隔熱 距離 從而取得良好的隔熱效果 在膨脹防火涂料的研制過程 中 注意掌握發(fā)泡劑的量 是研制優(yōu)劣防火涂料的一個重要方 面 2 2 發(fā)泡層密實度對涂料防火性能的影響 前面已經(jīng)談到 發(fā)泡層的質(zhì)量由發(fā)泡層的發(fā)泡率和密實度 兩個方面體現(xiàn) 下面我們來看看發(fā)泡層的密實度的變化對涂料 防火性能的影響 在大量實驗研究中 發(fā)現(xiàn)在膨脹防火涂料中 加入無機(jī)添加劑 如金屬氧化物 硅藻土 二氧化硅 浮石 高嶺土等 可以使膨脹發(fā)泡層密實 而使涂料的防火性能提高 為此 在上述兩種防火涂料中 分別將發(fā)泡劑的量固定在最佳 發(fā)泡高度所需的量上 然后加入不同量的無機(jī)添加劑 骨架材 料 觀察發(fā)泡層的密實情況所對應(yīng)的涂料防火隔熱效果 通過實驗結(jié)果表明 發(fā)泡層隨無機(jī)添加劑的加入量的增加 由疏松變得致密 但與此同時 發(fā)泡層的高度也隨無機(jī)添加劑 的用量的增大而降低 因此防火隔熱性能的呈現(xiàn)出山峰形 根 據(jù)這一現(xiàn)象 我們認(rèn)為 無機(jī)添加劑的添加量也存在一個最佳 值的問題 在最佳值時 涂料膨脹發(fā)泡層既有一定高度 以有 一定密實度 這樣使發(fā)泡層既不容易被火焰沖破 又有較好的 絕熱性 從而取得良好的防火隔熱效果 關(guān)于加入過量無機(jī)添 加劑對涂料膨脹發(fā)泡層質(zhì)量的提高 使其達(dá)到最佳防火效果 我們分析主要是下面原因 首先 無機(jī)添加劑的加入使發(fā)泡層的強(qiáng)度得以提高 避免 了發(fā)泡層被火焰沖破或發(fā)泡層脫落等現(xiàn)象 其次 這些無機(jī)添加劑不僅能使涂料膨脹發(fā)泡層很致密 而且它們在受火時不可能成為氣體化合物而燒失 因此 即使 在持續(xù)的火焰作用下 無機(jī)添加劑也不會象有機(jī)物那樣變?yōu)闅?體逸出 由于他們的穩(wěn)定性而使膨脹發(fā)泡層保持有效的骨架成 分 而長時間保持高效的隔熱性 使膨脹發(fā)泡層經(jīng)久耐燒 3 結(jié)論結(jié)論 雖然實驗研究是用 e60 1 膨脹型無機(jī)防火涂料 和 scb 膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 進(jìn)行的 但對于各類膨脹防火涂料 它 們的膨脹發(fā)泡機(jī)理基本上都是一致的 都是酸源 氣源 和碳 源三者有機(jī)協(xié)合的結(jié)果 因此我們認(rèn)為本研究所得出的結(jié)果具 有一定的普遍意義 根據(jù)實驗研究及現(xiàn)象分析 可以作出下述 結(jié)論 3 1 對于膨脹型防火涂料 涂層在膨脹發(fā)泡形成阻燃隔熱 保護(hù)層的過程中 存在著發(fā)泡率與發(fā)泡層密實度這一對矛盾 如何解決這一矛盾 是研究高效膨脹型防火涂料的關(guān)鍵技術(shù)之 一 3 2 膨脹型防火涂料防火隔熱性能優(yōu)劣的判別 可用發(fā)泡 層質(zhì)量的高低來判別 發(fā)泡層的質(zhì)量不能單用