膨胀型防火涂料的改性研究_腻子原料网-NiZi365.Com
腻子原料网/腻子网/腻子胶粉网/腻子涂料网是一家以腻子原料、腻子配方,腻子,腻子粉,腻子胶粉,腻子粉配方,淀粉,纤维素,化工原料,胶水粉,建筑胶粉,建筑涂料,建筑胶水,包装袋,腻子搅拌机,涂料设备等专业网站。
首 页信息中心行业法规装修常识施工工艺技术转让市场行情展会信息干粉砂浆防火材料保温节能建材产品腻子粉纤维素淀粉胶水粉技术工艺检验报告地方标准腻子配方工程招标腻子胶粉建筑胶水生产设备产品速递媒体聚焦新闻中心添加剂包装袋油漆腻子原料手机网技术天地防水防腐胶水配方石灰类产品涂料知识行业专家国内动态国际动态可行性报告行业技术行业快讯名词解释行业专家行业常识环氧树脂
     
当前位置:腻子原料网信息中心行业技术

膨胀型防火涂料的改性研究

发布日期:2014-05-09 11:59:00  来源:本站整理  将本页收藏至:QQ书签 百度收藏

"膨胀型防火涂料的改性研究"由 中国腻子原料网提供!

膨胀型防火涂料的改性研究

                      膨胀型防火涂料的改性研究
                                 梁红林1,时虎2
    ( 1. 淮南市消防支队,安徽淮南232001;2. 中国科学技术大学苏州研究院苏州市城市公共安全重点实验室,江苏苏州215123)
    摘要: 现有膨胀型防火涂料存在着耐高温性差、耐老化性差、耐水性差等缺点。本文将基料树脂改性、微胶囊包裹的改性技术应用于防火膨胀防火涂料体系中,较好的解决这些防火涂料应用中普遍存在的问题。
    关键词: 防火涂料; 改性研究; 基料树脂; 微胶囊包裹
    目前,膨胀型防火涂料是市场上使用最为广泛的防火涂料品种,市场总需求量可达20 万吨以上。其囊括了薄型钢结构防火涂料、超薄型钢结构防火涂料、饰面型防火涂料、电缆防火涂料、隧道防火涂料等。膨胀防火涂料产品主要满足建筑、运输、航空、军工、船舶、电器、电缆、包装、古代建筑场所中可燃基材( 如木材、纤维板等) 的防火,以及钢结构建筑、古文物、隧道等的防火保护,降低火灾的发生和减少火灾中的损失。
    膨胀型防火涂料主要以P-C-N,P-C-N-Cl 膨胀阻燃体系为主,存在着耐高温性、耐候性、耐老化性、耐水性差等问题。而防火涂料的耐候性、耐老化性、耐水性直接决定着防火涂料的防火效果和使用寿命。导致防火涂料的耐水性差的主要原因是防火阻燃剂的水溶性,因为膨胀型阻燃剂中大部分具有较强的水溶性,如常用的成炭催化剂聚磷酸铵,其耐水性比较差,在长期放置中容易发生涂料连续相分离和沉淀,造成涂料成膜后耐水性比较差。还比如成炭剂( 季戊四醇系列) ,对水的溶解性也较大,含有这些物质的膨胀型防火涂料如施于户外基材的表面时,其有效成分将会随雨水冲刷而流失,从而严重影响了涂料的防火效果和耐候性,因而制约了膨胀型防火涂料的进一步发展。
    为解决膨胀阻燃体系耐高温、耐老化、耐水性等问题,从基料树脂的改性、膨胀阻燃体系的微胶囊包裹改性等方面进行研究,以改善膨胀防火涂料这些性能。
    1 ·基料树脂的改性研究
    涂料中的基料树脂,是涂料中的连续相,也是很重要的成分。基料树脂的性质对于涂料的性能起主导作用,涂料对基材的附着力、耐水耐候性等多是由其提供。基料树脂在成膜前可以是聚合物也可以是低聚物,但涂布成膜后都形成聚合物膜。基料树脂对膨胀型防火涂料的性能有重大影响,有时对于防火涂料体系膨胀与否起决定性作用。它与阻燃膨胀组分相配合,既保证了涂层在正常工作条件下具有各种普通涂料的装饰性能,又能在火焰或高温下使涂层具有优异的膨胀防火效果。因此,基料树脂的选择和改性是膨胀型防火涂料研制的重要一环。
    1. 1 对丙烯酸树脂的改性
    目前,常用膨胀防火涂料体系中基料树脂为丙烯酸树脂、氨基树脂、氯化石蜡的复配体系。其中丙烯酸树脂有较好的耐候性、耐水性、保色性、耐化学性等特点,其配制的膨胀防火涂料涂层在火焰条件下能形成硬度较高、碳层较丰富的膨胀层,但其膨胀层厚度不够且致密不好,所以其膨胀层耐火焰冲击性能尚可,隔热性能较差。因此,需加入氨基树脂对其改性,氨基树脂具有基料树脂和发泡剂的双重功效,所形成的碳层致密性好,隔热性能优良。氯化石蜡为基料树脂提供氯元素,在受热分解的过程中释放出氯化氢,达到基料树脂本身阻燃的目的。该复配体系所生产的防火涂料由于发泡倍数好,膨胀层密度在0. 03 ~ 0. 05 g / cm3 之间,防火隔热效果理性,在普通膨胀防火涂料体系中应用比较广泛[1]。
    1. 2 对环氧树脂的改性
    在一些特殊地方,例如石化、炼油厂及海上石油平台等,其环境高温、高湿、腐蚀性强、日晒雨淋,且易发生烃类火灾,该类火灾火势发展迅速,火焰冲击力强,破坏力大等特点。针对该类恶劣环境及极端防火形势,我们应采用环氧树脂或改性环氧树脂作为膨胀防火涂料的基料树脂。环氧树脂具有很强的内聚力,分子结构致密,使其具有极强的力学性能,极佳的封闭性能,解决了涂料中膨胀防火组份易迁移的问题,也赋予了涂料很好的耐湿热性、耐酸碱腐蚀性; 防火保护时,在火焰作用下的膨胀层致密、坚固,能够耐烃类火的强烈冲击。环氧树脂基料树脂体系中含有活性极大的环氧基、羧基和胺键、醚键、酯键等极性基团,使环氧树脂涂料对金属、陶瓷、混凝土等具有优良的附着力[2]。环氧树脂的固化收缩率一般为1% ~ 2% ,所以环氧树脂基膨胀防火涂料的内应力小,即使涂刷很厚的涂层也不易开裂。但是普通环氧树脂分子结构中含有苯环,其耐候性较差,且其性脆、不够强韧、抗冲击性差。为解决耐候性问题,一般采用丙烯酸为改性单体,采用接枝共聚方法合成丙烯酸改性环氧树脂。以聚氨酯改性环氧树脂,在合适的反应条件下使得两者形成互穿网络结构,以提高环氧树脂韧性,同时不降低其强度、耐热性等其它性能。
    1. 3 对有机硅树脂的改性
    有机硅树脂以硅氧烷键( Si-O-Si) 为骨架,其键能高达1014. 2kJ /mol,热分解温度高,通常在250℃ 以下都很稳定。以有机硅树脂为基料树脂的膨胀防火涂料具有很好的耐热性,因此在暴露于高温下其电气特性降低较少,高频性能随频率变化极小。由于有机硅分子中甲基的排列使其具有很强的憎水性,因此其制备的膨胀防火涂料涂膜的很强的耐水性,即使涂膜吸收了水分也会迅速释放出而恢复到原来的状态。硅氧烷键极牢固,不会产生由紫外线引起的游离基反应,也不易产生氧化反应,因此有机硅树脂膨胀防火涂料耐候性极突出。有机硅树脂分子间作用力小,有效交联密度低,因此其机械强度( 弯曲、冲击等) 较弱,耐溶剂性差,对金属和塑料等基材的粘接性差。一般采用环氧改性有机硅树脂,以改进其粘结性、附着力、耐溶剂性、施工性能等,使其更适合膨胀防火涂料的使用要求。用环氧改性有机硅树脂膨胀防火涂料,在火焰作用下使得碳层结构致密、坚硬,炭化物较多,发泡厚度较高,防火隔热效果理性。
    因为改性有机硅树脂膨胀防火涂料有以上特点,所以一般被用于高温环境下( 例如锅炉、冶金领域等) ,粒子辐射环境下( 例如核电站) ,高紫外线环境下等特殊场合防火保护。
    2 ·膨胀阻燃体系的微胶囊包裹改性
    微胶囊包裹改性是指利用天然的或合成的高分子材料,将固体、液体的物质作为内核进行包覆,形成直径为微米级的一种具有半透性或封闭囊层的微胶囊技术。微胶囊包裹技术的优势在于形成胶囊结构时,内核物质被包覆而与外界环境隔离,它的特性可以毫无影响的被保留下来,而在适当条件下囊层被破坏时又能将内核物质释放出来,以发挥其原有功能[3]。采用聚氨酯微胶囊包裹膨胀阻燃体系,在二甲基亚砜溶液中加入甲苯二异氰酸酯、二氧六环、多元醇,在一定温度下搅拌并分别加入膨胀阻燃体系( P-N-C)中的聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺等,滴加少量OP-10 和二月桂酸二丁基锡,升温反应6 ~ 10 h 即可( 其反应式见图1) [4]。微胶囊包裹改性膨胀阻燃体系后制得的膨胀防火涂料,其性能分析如下:
          
    ( 1) 膨胀阻燃体系的耐水性提高。在潮湿的气候或雨天环境下,膨胀阻燃体系易吸潮、溶解析出到涂层表面,从而使膨胀防火涂料失去防火性能,聚氨酯微胶囊处理后的膨胀阻燃体系( P-N-C) 溶解度只有未处理的10% 左右,大大提高了体系的耐水性。
    ( 2) 膨胀阻燃体系与基料树脂的相容性增加。由于膨胀阻燃体系和基体树脂极性的差异,膨胀阻燃体系与基体树脂的相容性不好,很难在基体树脂中分散均匀。由于包裹后,阻燃膨胀体系中物质的晶体棱角消失,相互间的氢键作用力消失,所以分散性增加,与基料树脂的相容性也增加,使得制成的膨胀防火涂料的分散性、沉降性等大幅改善。
    ( 3) 膨胀阻燃体系的热解温度提高。当使用热稳定高的囊材来微胶囊化膨胀阻燃体系时,可以提高膨胀阻燃体系的初始分解温度,提高防火涂料的耐温性和增加耐火时间。
    图2 为未处理、包裹处理后涂料的热重曲线( TG) ,从图中可以看出在350℃ 左右之前,两种涂料在发泡炭化阶段的分解趋势基本吻合,而在350 ~400℃ 左右之间,包裹处理涂料失重速度更快,这主要是微胶囊结构的聚氨酯发生了分解,且微胶囊结构分解释放出的氨气也参与膨胀防火涂料的发泡,使得膨胀层相对比未处理涂料膨胀层厚度稍大。400℃ 左右以后,在膨胀层失炭阶段,明显看出包裹处理涂料的失重比未处理涂料的缓慢很多,炭层的氧化分解速度也比未处理涂料小很多,其防火膨胀炭层相对未处理涂料的炭层结构更致密,隔热性更好,所以其耐火时间更长[5-6]。
            
    3· 结束语
    基料树脂对于膨胀防火涂料的性能起主导作用,选择合适的基料树脂并对其进行必要的改性,是满足各种场合膨胀防火涂料应用的基础; 微胶囊包裹技术能有效改善膨胀阻燃体系热稳定性能、耐水性,提高了膨胀防火涂料的性能。基料树脂的改性及包裹技术的应用是提高膨胀防火涂料性能的有效方法。
参考文献:
[1]时虎. 膨胀防火涂料成膜剂的选择与作用过程分析[J]. 中国涂料,2006( 5) : 42-44.
[2]洪啸吟,冯汉保. 涂料化学[M]. 北京: 科学出版社, 2001.
[3] 欧育湘. 实用阻燃技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2002.
[4]倪健雄. 核壳型聚磷酸铵阻燃剂的制备及其阻燃聚氨酯性能和机理的研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学,2009.
[5]时虎. 超薄型钢结构防火涂料研究及分析[J]. 消防技术与产品信息,2003( 9) : 64-67.
[6]A. P. Yaylor,F. R. Sale,Thermal analysis of intumescent
coatings[J]. Polymer Paint Colour Journal,1992,3 ( 182 ) :123-126.


Tags:

作者:佚名
  • 好的评价 如果您觉得此文章好,就请您
      0%(0)
  • 差的评价 如果您觉得此文章差,就请您
      0%(0)

声明:本站资源部分是在网上收集,并仅供学习研究用,如有侵犯了您的版权请指出,本站立即纠正。
转载请注明来自"中国腻子原料网" Www.NiZi365.Com 并加上连接.谢谢合作!
Copyright © 2012-2022 NiZi365.Cn. All Rights Reserved .