飾面膨脹型防火涂料的研制

1、第 18卷第 6期 2001年 6月 精 細(xì) 化 工FINE CHEMICA LSV ol. 18, N o. 6 June 2001建筑用化學(xué)品飾面膨脹型防火涂料的研制 3呂九琢 , 徐亞賢 , 竺棟榮 , 張 靂(北京石油化工學(xué)院 材料與化工分院 , 北京 102600摘要 :報(bào)道了一種水性雙組分膨脹型飾面防火涂料的研制 。 涂料的組分 由基料 (A 、 填料和添 加劑組成 ; 組分 為磷酸 。 基料是特制的雙氰胺 -尿素 -甲醛共聚物的膠體溶液化鈦 (B , 添加劑是三氧化二銻 (C 、 季戊四醇 (D 、 氯化石臘 (E 。當(dāng)組分 m (B m (C m (D m (E =1100 0

2、130 0104 0106 01, m ( ( 0025時(shí) , 性能達(dá)到飾面防火涂料一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 。 , 10m 2時(shí) , 耐火時(shí)間超過(guò) 2h , 、 不污染環(huán)境 、 適用范圍廣 , , 。關(guān)鍵詞 :;7:A 文章編號(hào) :1003-5214(2001 06-0341-04 , 許多建筑物在施 工設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定必須使用防火涂料 。 防火涂料除具 備一般涂料的保護(hù)性和裝飾性外 , 還能防火隔熱 , 保 護(hù)基材 , 起到小火不燃 、 在較大火勢(shì)時(shí)阻止火災(zāi)蔓延 擴(kuò)大的作用 , 為滅火贏得寶貴時(shí)間 , 減少火災(zāi)損 失 1。我國(guó)生產(chǎn)防火涂料的工廠不下百家 , 市場(chǎng)上銷 售的防火涂料品種也不少 , 但真正做到既防

3、火 , 又具 有普通涂料的裝飾性的防火涂料為數(shù)不多 2,3。作 者早在 80年代就開發(fā)并工業(yè)化生產(chǎn)兼具防火和裝 飾性能的防火涂料 (商品名 :IFRC -871防火涂料 , 被國(guó) 家 科 委 列 為 國(guó) 家 級(jí) 科 研 成 果 , 證 書 編 號(hào) : 011043, 國(guó)家登記號(hào) :891295 , 但未公開報(bào)道 。近來(lái) 作者對(duì)原有防火涂料作了進(jìn)一步的系統(tǒng)研究 , 使其 性能更加完善 , 通過(guò)調(diào)整配方 , 大幅度提高防火性 能 , 涂覆比為 110kg/m 2時(shí) , 耐火時(shí)間超過(guò) 2h , 達(dá)到 超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料合格標(biāo)準(zhǔn) 。 其防火性能和裝 飾性能都好 , 徹底根除了鋼結(jié)構(gòu)防火涂料表面粗糙

4、、 無(wú)裝飾性 、 涂層厚 、 施工困難等弊病 。 委托天津消防 科學(xué)研究所對(duì)該涂料作了飾面型和鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 兩類防火涂料的全項(xiàng)檢驗(yàn) , 檢驗(yàn)結(jié)論為 :飾面型防火 涂料 , 理化性能合格 , 防火性能一級(jí) 。 鋼結(jié)構(gòu)防火涂 料性能合格 (鋼結(jié)構(gòu)防火涂料只有合格 、 不合格兩個(gè) 級(jí)別 。 因?yàn)閮深惙阑鹜苛系氖褂煤蜋z測(cè)方法差別 比較大 , 這里僅對(duì)飾面型防火涂料的研制作如下報(bào) 道 。 該涂料屬水性膨脹型 , 既有良好的防火性能 , 又 有很好的裝飾性和無(wú)毒無(wú)污染 、 環(huán)境友好的特點(diǎn) , 平 時(shí)起普通涂料的裝飾保護(hù)作用 , 遇火發(fā)揮防火減災(zāi) 功能 。1 實(shí)驗(yàn)1. 1 主要試劑尿素 :北京化工實(shí)驗(yàn)廠

5、; 雙氰胺 :蘭州窯街礦務(wù) 局雙氰胺廠 ; 甲醛 :北京化工廠 ; 二氧化鈦 (銳鈦型 :衡陽(yáng)市鈦白粉廠 ; 季戊四醇 :北京化工原料公司 ; 氯 化石臘 w (Cl 2 =70%:北京化工原料公司 ; 三氧 化二銻 :北京化工原料公司 ; 磷酸 w (H 3PO 4 = 85%:北京化工廠 。 以上試劑均為工業(yè)級(jí) 。 1. 2 儀器501超級(jí)恒溫水浴 , 電動(dòng)攪拌器 , 均為上海市實(shí) 驗(yàn)儀器廠產(chǎn)品 。1. 3 基料和組分 的制備在裝有電動(dòng)攪拌器 、 冷凝管 、 溫度計(jì)的 1000m L 四口燒瓶中 , 加入 42g 雙氰胺 、 30g 尿素 、 103m L w (CH 2O =37%的甲醛

6、水溶液 , 水浴加熱并控制在 80 , 攪拌下加入 w (NaOH =10%水溶液 , 使反應(yīng) 液維持在 pH =1012, 攪拌反應(yīng)至無(wú)游離甲醛為 止 。 撤下水浴 , 立即用 c (鹽酸 =3m ol/L 的溶液快 速中和至 pH 7, 得到基料 。按實(shí)驗(yàn)方案加入填料 和各種添加劑 , 攪拌均勻 , 制得組分 。收稿日期 :2000-12-181. 4 涂料的配制與涂裝采用正交設(shè)計(jì)方法優(yōu)化配方 。 基料 、 填料 、 添加劑組成組分 , 磷酸為組分 , 把組分 中的各種原料 按正交設(shè)計(jì)表中計(jì)算的量攪勻研細(xì)后備用 。 涂板前 加入組分 , 使之混合均勻 ,15min 后涂板 。板長(zhǎng) 1215

7、cm , 寬 810cm 。每次涂三塊板 , 涂覆比分別為 015kg/m 2、 110kg/m 2、 210kg/m 2, 配制的涂料必須在 3h 內(nèi)用完 。 涂刷完后放置至實(shí)干后進(jìn)行耐火性能測(cè)試 。 1. 5 耐火性能測(cè)試對(duì)防火涂料的耐火性能測(cè)試應(yīng)該使用國(guó)際通用 的標(biāo)準(zhǔn)方法 4, 由于條件限制和實(shí)際需要 , 在篩選防 火涂料配方時(shí) , 易評(píng)價(jià) 。 采用的垂直燃燒法是 :, 離為 6101000, 將測(cè)試板 置鐵圈上 , , 背面出現(xiàn)裂縫 時(shí) , 記下時(shí)間 , 。 垂直燃燒法雖 然不能作為標(biāo)準(zhǔn)方法 , 但是可以得到定性規(guī)律 。由 于在設(shè)計(jì)測(cè)試方法時(shí)已經(jīng)考慮到兩種方法的數(shù)值之 間的關(guān)系 , 所

8、以用簡(jiǎn)易方法測(cè)得的耐火時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn) 方法基本吻合 。2 結(jié)果與討論膨脹型防火涂料是由成膜物質(zhì)、 成炭劑 、 成炭催 化劑 、 發(fā)泡劑 、 阻燃劑 、 顏填料及其他助劑組成的 。各種成分對(duì)防火涂料的性能都有影響 。 其中成膜物 質(zhì) (基料 影響最大 5。 該防火涂料的成膜物質(zhì)是作 者自己合成的雙氰胺 -甲醛 -尿素共聚物 , 漆膜光 滑 、 平整 , 本身不燃 , 遇火分解 , 放出不燃?xì)怏w , 是非 常好的成膜劑 , 前面已介紹了這種共聚物的合成 。 這里首先做了基料和二氧化鈦用量單因素考察 , 然 后使用正交優(yōu)化設(shè)計(jì)法 , 對(duì)多因素進(jìn)行考察 , 找出最 佳配方 。 2. 1 基料量的影響 該防

9、火涂料的基料既是成膜物質(zhì) , 又是發(fā)泡劑 。 基料的主要成分是線型聚合物 , 與組分 作用生成 體型聚合物 。 基料和組分 之間比值為 m (基料 m (組分 =1100 0138。在其他組分一定量的 情況下 (其他組分用量為 :季戊四醇 210g ; 二氧化鈦 710g ; 三氧化二銻 110g ; 氯化石臘 110g ; 涂覆比 110kg/m 2 , 加入不同量的基料及相應(yīng)的組分 , 配成涂料 , 按上述方法涂板 , 并分別測(cè)試其耐火時(shí)間 , 結(jié)果見表 1和圖 1。表 1 基料量對(duì)涂料防火性能的影響基料用量 /g12253852623513 4 和圖 1看出 :基料用量較少時(shí) , 防火時(shí)

10、間 短 , 因?yàn)榛媳旧硎前l(fā)泡劑 , 用量少時(shí) , 影響涂層膨脹 , 炭質(zhì)泡沫層薄 , 防火性能差 。 但基料用量超過(guò)一 定極限時(shí) , 涂料的防火性能迅速下降 , 其原因是該基 料形成的膜的熔融軟化溫度較低 , 當(dāng)基料占的比例 大時(shí) , 高溫下涂層軟化流動(dòng)脫落失去防火性能 。 2. 2 二氧化鈦用量的影響二氧化鈦在該防火涂料中起填料和顏料作用 。 填料和顏料對(duì)防火涂料的防火性能和物理性能都有 很大影響 。 二氧化鈦是最好的填料 , 是制備高性能 防火涂料不可缺少的 。作者做了 w (T iO 2 =5%30%加入量 (二氧化鈦在涂料中質(zhì)量百分比 , 簡(jiǎn)稱填 料比 的實(shí)驗(yàn) , 測(cè)得的耐火時(shí)間列在

11、表 2中 , 填料比 對(duì)涂料耐防火性能的影響如圖 2所示 。表 2 二氧化鈦用量對(duì)涂料耐火性能的影響w (T iO 2 /%5101516. 51717. 51818. 5202530耐火時(shí)間/min 8圖 2 填料用量對(duì)耐火性能的影響實(shí)驗(yàn)條件 :基料 20. 0g ; 季戊四醇 210g ; 氯化石 臘 110g ; 三氧化二銻 110g ; 組分 :716g 。調(diào)整二243 精 細(xì) 化 工 FI NE CHE MIC A LS 第 18卷 氧化鈦用量 , 制得不同涂料 , 涂覆比為 210kg/m 2。 從圖 2可以看出 , w (T iO 2 =10%20%時(shí)涂 料的耐火性能好 , w

12、(T iO 2 =17%18%為最佳值 。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 二氧化鈦用量太少時(shí) , 涂層易脫落 , 而太 多時(shí) , 會(huì)造成發(fā)泡少或發(fā)泡不明顯 , 所以二氧化鈦用 量太多和太少都會(huì)嚴(yán)重降低涂料的防火性能 。 2. 3 正交優(yōu)化 -確定最佳配方為得到防火涂料各組分的最佳配伍 , 制定了多 因素多水平的正交設(shè)計(jì)表 , 按正交表的量制備涂料 和制板 , 逐一進(jìn)行耐火時(shí)間的測(cè)定 , 比較耐火時(shí)間 , 確定最佳配方 。最佳配方為 :組分 組成為 m (基 料 m (季戊四醇 m (二氧化鈦 m (三氧化二銻 m (氯化石臘 =1100 0119 0140 0108 0108; m 分 m (組分 =1100

13、 0122涂覆比 /(kg/m 20. 51. 02. 0耐火時(shí)間 /min 87120 120 指超過(guò) 120min 后停止測(cè)試。從表 3數(shù)據(jù)看出 , 可以通過(guò)調(diào)整配方 , 制備出耐 火時(shí)間很長(zhǎng)的防火涂料 。涂覆比為 110kg/m 2時(shí) , 耐火時(shí)間超過(guò) 120min , 達(dá)到了鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火 合格標(biāo)準(zhǔn) , 成為超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 。用它作鋼 結(jié)構(gòu)防火涂料 , 用量少 、 涂層薄 , 表面光潔 、 有裝飾 性 , 可以徹底改變鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂層厚 、 表面粗 糙 、 施工困難的狀況 。2. 4 國(guó)標(biāo)檢測(cè)結(jié)果使用最佳配方制備的防火涂料具有非常好的防 火性能 , 但是生產(chǎn)成本比較高 。作

14、為飾面型防火涂 料 , 耐火時(shí)間超過(guò) 20min 就是一級(jí) 。所以把飾面型 防火涂料耐火時(shí)間控制在 2030min 。用組分 組 成為 m (基料 m (季戊四醇 m (二氧化鈦 m (三氧化二銻 m (氯化石蠟 =1100 0106 013 0104 0104; m (組分 m (組分 =1100 0125配方制備的防火涂料 , 垂直燃燒法耐火時(shí)間為 23 min (涂覆比為 015kg/m 2 。 將這種防火涂料送到國(guó) 家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 天 津消 防 科 學(xué) 研 究 所 進(jìn) 行 檢 測(cè) , 檢 驗(yàn) 報(bào) 告 號(hào) :No : Y Z99077。 檢驗(yàn)結(jié)論 :送檢的飾面型

15、防火涂料 , 按 G B 15442. 1 1995 飾面型防火涂料防火性能分級(jí)及試 驗(yàn)方法 檢驗(yàn) , 理化性能合格 , 防火性能一級(jí) 。詳細(xì) 檢測(cè)結(jié)果如表 4。表 4 國(guó)標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目名稱標(biāo)準(zhǔn)要求及標(biāo)準(zhǔn)條款號(hào)實(shí)測(cè)結(jié)果 本項(xiàng)結(jié)論 理化性能 4. 1條1在容器中的狀態(tài)無(wú)結(jié)塊 , 攪拌后成均勻狀態(tài)無(wú)結(jié)塊 , 攪拌后成均勻狀態(tài)合格 2細(xì)度 /m 10070合格 3干燥時(shí)間 /h表干實(shí)干 4 2426合格 合格 4附著力 /級(jí) 33合格 5柔韌性 /mm 33合格 6耐沖擊性 /(kg cm 2020合格 7耐水性 /h 24h無(wú)起皺 , 無(wú)剝落 , 24h 無(wú)起皺 , 無(wú)剝, 合格 8/48

16、, ,48, 不脫, 合格 4. 條2026一級(jí) 2 2519一級(jí) 阻火性 一級(jí) 質(zhì)量損失 /g 543 25213 結(jié)論該飾面型防火涂料具有以下特點(diǎn) :為水基涂料 , 不含有機(jī)溶劑 , 無(wú)毒無(wú)味 , 安全無(wú)危害產(chǎn)品 ; 防火性 能好 , 根據(jù)需要 , 可以調(diào)整配方和涂層厚度 , 使其達(dá) 到一級(jí)飾面防火涂料標(biāo)準(zhǔn)或超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 合格標(biāo)準(zhǔn) ; 裝飾性好 , 具有普通涂料的表面平整 、 有 光澤的特點(diǎn) , 裝飾效果可以達(dá)到中檔油漆水平 ; 這種 防火涂料可以在零下 20 至零上 40 溫度范圍內(nèi) 儲(chǔ)存和使用 , 這點(diǎn)是一般水基涂料做不到的 ; 根據(jù)需 要本防火涂料可以做成從透明到各種顏色的產(chǎn)

17、品 , 可以用于高檔建筑的內(nèi)部裝修 。該防火涂料主要用于建筑物內(nèi)部防火 , 不適于 長(zhǎng)期暴露于室外的場(chǎng)合使用 。 用作鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 時(shí) , 須對(duì)鋼鐵表面作預(yù)處理 。透明防火涂料涂覆比 不能超過(guò) 013kg/m 2, 因涂層較薄 , 防火性能不及有 色防火涂料 。參考文獻(xiàn) :1 毛立信 . 膨脹阻燃涂料概況 J.涂料技術(shù) ,1992, (4 :4-8. 2 徐桂芹 , 賈偉華 . FSF -1水性膨脹型防火涂料 J.涂料工業(yè) , 1990, (6 :17-19.3 曾憲文 , 丁海深 . 膨脹型透明防火涂料的研制 J.涂料工業(yè) , 1996, (3 :22-23.4 邵如根 . 我國(guó)現(xiàn)行防火涂

18、料標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法 J.化學(xué)建材 , 1998, (4 :22,32.5 洪嘯吟 , 馮漢保 . 涂料化學(xué) M.北京 :科學(xué)出版社 ,1997. 273-277.作者簡(jiǎn)介 :呂九琢 (1944- , 男 (漢 , 遼寧省喀左縣人 , 北京 3 4 3第 6期 呂九琢 , 等 :飾面膨脹型防火涂料的研制石油化工學(xué)院教授 ,1968年清華大學(xué)畢業(yè) ,1981年清華大學(xué) 研究生畢業(yè) , 獲碩士學(xué)位 , 完成柴油添加劑 、 抗氧劑 、 阻燃劑 ,防火涂料等多項(xiàng)課題的研究 , 發(fā)表論文數(shù)十篇 , 主要從事有 機(jī)化學(xué) 、 精細(xì)化工等領(lǐng)域科學(xué)研究 , 電話 Preparation

19、of Decorating I ntumescent Fireproof CoatingL Jiu 2zhuo ,X U Y a 2xian ,ZH U Dong 2rong ,ZH ANGLi(Department o f Materials and Chemical Engineering , Beijing Institute o f Petrochemical Engineering , Beijing 102600, China Abstract :An aqueous binary decorating intumescent fireproof coating was prepa

20、red. C om ponent was constituted withbase material (A ,packing and additives ,and com ponent was phosphoric acid. The base material was tailor 2made colloidal s olution of dicyandiamide 2urea 2formaldehyde copolymer. The packing was titanium ( . The additives were antim onous oxide (C ,pentaerythrit

21、ol (D and chlorinated (E . As I was m (A m (B m (C m (D m (E =1100 0130 0104 0106 01and m ( performance of coating reached grade A criterion of decorating technology was optimizedby orthog onal experiment , and it was as 2,the fireproof time was over 2h ,which proved that the coating The fireproof c

22、oating not only had advantages of g ood pollution ,wide applicability ,but als o showed fine decorating effect ,which could be com on K ey w ords :;decorating coating ;intumescent coating ;orthog onal experiment(上接 336頁(yè) 參考文獻(xiàn) :1 Binnigen H M ,Riehen S R. S tabilizing poly olefines with diacyldihydraz

23、idesP.US :4038247,1977-07-26.2 范 平 , 呂通健 , 李鴻圖 , 等 . 脂肪族雙?；憾６卵苌锏暮铣杉捌浣饘贉p活作用 J.精細(xì)化工 ,2000,17(5 :274.3 孫春光 , 曲 爍 , 陳立功 , 等 . 金屬減活劑 N , N 2二乙?；憾６碌暮铣杉皯?yīng)用 J.塑料工業(yè) ,1995, (6 :34.4 章思規(guī) , 辛 忠 . 精細(xì)有機(jī)化工制備手冊(cè) M.北京 :科學(xué)技術(shù)出版社 ,1997. 128.作者簡(jiǎn)介 :范 平 (1955- , 女 , 遼寧大學(xué)副教授 , 碩士學(xué)位 。 現(xiàn)主要從事化工助劑和相關(guān)中間體的合成及分析工作 , 已發(fā)表論文多篇

24、, 電話 Synthesis of Long Chain Aliphatic Diacyl Adipic Dihydrazides andTheir Metal DeactivationFAN Ping ,L T ong 2jian ,GE Chun 2hua ,CHE N H ong 2mei ,LI H ong 2tu(Institute o f Chemical Science &Engineering , Liaoning Univer sity , Shenyang 110036, China Abstract :F our com pounds possessing metal deactivation ability were synthesized. They were N , N 2divaleryl adipicdihydrazide , N , N 2diheptanoyl adipic dihydrazide , N , N 2dioctanoyl adipic dihydrazide and N , N