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的木材 纖維板 紙板 塑料等易燃基材上或用于電纜 金屬構件的表 面 起防火保護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 給救災人員贏得時間 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 使體系的溫度降低 故其阻燃防火效果顯著 因而目前國內外無論是飾面型防火涂料 還是鋼結構防火涂料 或者是電纜防火涂料的研制絕大多數都是走 膨脹型 這條技術 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)泡層所具有的低導熱性而實現的 因此發(fā)泡層質量的好 壞 直接影響涂料防火隔熱性能的優(yōu)劣 國家建設事業(yè)不斷發(fā) 展 四化 進程不斷加快 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 國內外膨脹型防火涂料產品已涉及到油溶 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)泡層質量進行深入的分析研究 為進一步 開發(fā)高效優(yōu)質的膨脹防火涂料品種提供一些有價值的參考依據 具有重要的意義 為此 我們對通過公安部技術鑒定的 e60 1 膨脹型無機防火涂料 水性 和 scb 超薄膨脹型鋼結構防火涂 料 溶劑型 作了涂料膨脹發(fā)泡層質量的分析研究 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 間能有機協合 涂膜受熱軟化 其中的氣源材料發(fā)生分解并產 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物產 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 從涂膜膨 脹發(fā)泡機理中可以看出 了泡層發(fā)泡率的高低 與發(fā)泡劑密切 相關 而發(fā)泡層的密實 與碳源材料密切相關 涂料膨脹發(fā)泡 層的質量由發(fā)泡層的高低和疏密兩個方面體現出來 因此我們 針對這兩個方面進行研究和分析 2 1 發(fā)泡層高度對防火涂料防火性能的影響 在 e60 1 膨脹型無機防火涂料 和 scb 膨脹型鋼結構防 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 鋼結構防火涂料涂在 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)泡層強度差 容易被火焰沖破 使其開 裂甚至脫落 這時火焰直接進攻基材 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 前面已經談到 發(fā)泡層的質量由發(fā)泡層的發(fā)泡率和密實度 兩個方面體現 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)現在膨脹防火涂料中 加入無機添加劑 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添加劑 骨架材 料 觀察發(fā)泡層的密實情況所對應的涂料防火隔熱效果 通過實驗結果表明 發(fā)泡層隨無機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添加劑 的用量的增大而降低 因此防火隔熱性能的呈現出山峰形 根 據這一現象 我們認為 無機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 關于加入過量無機添 加劑對涂料膨脹發(fā)泡層質量的提高 使其達到最佳防火效果 我們分析主要是下面原因 首先 無機添加劑的加入使發(fā)泡層的強度得以提高 避免 了發(fā)泡層被火焰沖破或發(fā)泡層脫落等現象 其次 這些無機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 無機添加劑也不會象有機物那樣變?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)泡層經久耐燒 3 結論結論 雖然實驗研究是用 e60 1 膨脹型無機防火涂料 和 scb 膨脹型鋼結構防火涂料 進行的 但對于各類膨脹防火涂料 它 們的膨脹發(fā)泡機理基本上都是一致的 都是酸源 氣源 和碳 源三者有機協合的結果 因此我們認為本研究所得出的結果具 有一定的普遍意義 根據實驗研究及現象分析 可以作出下述 結論 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鍵技術之 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 層質量的高低來判別 發(fā)泡層的質量不能單用