超薄钢结构水性防火涂料的研制及耐火性能

以水为溶剂制备超薄膨胀型钢结构防火涂料,有利于环保和节约成本。以垂直燃烧法评价了研制的防火涂料的耐火性能,研究了环氧改性丙烯酸乳液和苯丙乳液作基料的复配比例和用量对耐火性能的影响。试验显示,环氧改性丙烯酸与苯丙乳液质量比为2∶1,基料用量为25%时,防火涂料的性能最佳。通过正交试验研究了P-C-N膨胀阻燃体系配比对涂层耐火性能的影响,得到最佳配比为m(聚磷酸铵)∶m(季戊四醇)∶m(三聚氰胺)=5∶2∶3。通过热重和差热分析比较了添加无机阻燃剂对涂层防火性能的影响,并对防火涂料进行了热分析。结果表明:涂料各项性能符合GB 14907-2002要求,当涂层厚度为2.2 mm时,耐火时间达到90 m in。     

水性膨胀型钢结构防火涂料耐火性能研究

以水性乳液为基体,聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)为膨胀阻燃体系,通过添加可膨胀石墨(EG)和绢云母制备了水性膨胀型钢结构防火涂料;研究了基体拼合、膨胀阻燃体系配比、EG与绢云母配比对钢结构防火涂料性能的影响。结果表明,氯偏乳液与纯丙AC261P乳液质量比为22∶3,APP/MEL/PER的质量比为4∶3∶3,可膨胀石墨和绢云母的质量比为5∶3时,制备的防火涂料受热后形成的炭质层与钢板粘附性好、强度高,膨胀倍率大,持续耐火性能最好,受热4500s后钢板背面温度维持在223℃。     

膨胀阻燃体系对防火涂料防火性能的影响

主要研究P-C-N膨胀阻燃体系、膨胀石墨配合P-C-N膨胀阻燃体系、鳞片石墨配合P-C-N膨胀阻燃体系,对膨胀型防火涂料的防火性能影响,以及不同膨胀倍数的膨胀石墨、不同含量的膨胀石墨和鳞片石墨,对防火涂料防火性能的影响。结果表明,P-C-N膨胀阻燃体系对膨胀型防火涂料的热释放性能起决定性作用。同时,在膨胀型防火涂料中添加一定比例的膨胀石墨配合P-C-N膨胀阻燃体系,可提高防火涂料膨胀碳层致密性和均匀度,增加其阻燃性能。     

Bi系低熔点玻璃粉对无机超薄膨胀型钢结构防火涂料性能的影响研究

为提高无机超薄膨胀型钢结构防火涂料的防火性能,参照熔体发泡法制备泡沫陶瓷的原理,将Bi系低熔点玻璃粉作为高温熔体添加到防火涂料中,达到高温条件下为涂料膨胀提供熔体,提高涂料的膨胀倍数,优化涂料的膨胀结构,提高涂料防火性能的目的。对添加低熔点玻璃粉防火涂料的阻燃效果、涂层结构、涂层质量热损失以及耐火时间进行分析测试。结果表明,掺加6%～8%的低熔点玻璃粉Bi2O3-B2O3-ZnO(325-390-435℃)可有效地改善防火涂层的膨胀结构和隔热性能,涂层的膨胀倍数达到10倍左右,耐火时间达到120min。热重分析表明,添加玻璃粉的防火涂料具有较高的稳定性,高温条件下残余率达77.34%。     

可膨胀石墨对环氧树脂的阻燃改性

本文利用环氧树脂E-51和固化剂聚醚胺WHR-H023(质量比为3∶1)制成树脂基体。采用H_2SO_4和HNO_3对颗粒尺寸为80目的可膨胀石墨进行表面酸化处理,制备亲水性酸化可膨胀石墨;并将酸化处理的可膨胀石墨及未经酸化处理的可膨胀石墨分别对上述树脂基体进行阻燃改性,石墨添加量为5%、10%和15%。借助红外光谱分析仪检测酸化处理的可膨胀石墨表面羧基、羟基等官能团的接枝情况;利用极限氧指数分析仪和万能材料试验机分别测试改性树脂基体材料的极限氧指数(LOI)及拉伸性能;采用扫描电子显微镜(SEM)观察改性树脂基体材料的断面。研究结果表明,酸化可膨胀石墨比未经酸化处理的可膨胀石墨对环氧树脂基体的阻燃效果更佳,且拉伸性能下降更少。     

可膨胀石墨改性APP/PER/EN防火涂料热降解行为

采用可膨胀石墨 (EG) 对APP/PER/EN防火体系进行改性,制备成一种新型EG改性APP/PER/EN防火涂料。运用示差热分析 (DTA) 、热重分析 (TG) 、扫描电镜分析 (SEM) 、能谱分析 (EDS) 和隔热性能试验分析研究APP/PER/EN防火涂料和EG改性防火涂料的热降解行为、残余炭体元素含量、成炭率和隔热性能。EG改性防火涂料的APP-PER-EN之间的化学反应膨胀过程与可膨胀石墨物理膨胀过程作用温度范围接近,能产生很好的协同配合作用。膨胀石墨提高了APP/PER/EN防火涂料炭质层的成炭率、抗氧化性和热稳定性。EG添加量过高 (≥15%) 会造成燃烧后期炭质层脱离基材。10% EG (质量分数) 添加量能有效提高APP/PER/EN防火涂料的隔热防火性能。      

无卤阻燃高残炭环氧树脂对环氧膨胀型防火涂料的性能影响研究

通过在涂层体系中用无卤阻燃高残炭环氧树脂(EP-DOPO)替代普通环氧树脂(EP)的方法，确定了无卤阻燃高残炭环氧树脂在环氧膨胀型防火涂料中的作用，并明确最佳用量。分别添加不同比例的无卤阻燃高残炭环氧树脂，研究这种情况下环氧膨胀型防火涂料各项性能及膨胀炭层的结构。结果表明：无卤阻燃高残炭环氧树脂可明显改善环氧膨胀型防火涂料的烟密度、炭层结构，同时可以明显提高发泡炭层的柔韧性及致密性，EP-DOPO/EP为40/60时涂层综合性能达最优。     

碱式硫酸镁晶须对膨胀阻燃聚丙烯的协效作用

以七水硫酸镁和氢氧化钠为主要原料,利用水热法制备了碱式硫酸镁晶须,采用熔融共混法制备了聚丙烯/多聚磷酸铵/季戊四醇/碱式硫酸镁晶须复合材料。通过氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、热失重分析评价了复合材料的阻燃性能和热稳定性,采用扫描电镜、能谱仪表征了残炭的形貌结构,发现碱式硫酸镁晶须对膨胀阻燃聚丙烯具有显著的协效作用。添加1%的碱式硫酸镁晶须,膨胀阻燃体系的LOI由29.90提高至38.39,提高了28.4%;UL-94等级从NR提高到V-0;残炭致密性显著增强,炭层表面C/P摩尔比增加,且出现元素Mg;弯曲强度从38.83 MPa增加至40.25MPa。     

国内外新产品及动态——专家指出目前国内钢结构防火涂料存在的问题

薄型和超薄型防火涂料的成膜物质为各种有机树脂或乳液，如醇酸树脂、丙烯酸树脂等。其膨胀阻燃体系大多为P—N体系，防火涂料遇火产生膨胀保护基材的同时，其阻燃成分有可能释放出如NH3、HCN、HX(X代表卤族元素)、NO2、CO、Cl2：等有毒气体。     

新型水性无机膨胀体系钢结构防火涂料的研制

研制了一种新型无机膨胀防火涂料,将低熔玻璃粉作为二次成膜剂运用其中,并将之与通行有机防火涂料配方各方面性能进行了比较。通过有毒烟气量,阻燃效果,涂层强度以及热重分析等测试分析,结果显示,该防火涂料可提高涂层强度和隔热性能,并减少了88.7%的有毒烟气;热重分析中无机残余率为有机膨胀防火涂料的2倍以上。无机体系涂层稳定难分解,且阻燃效果好。无机涂层产生致密膨胀层,阻隔了热量并抑制了有毒烟气的外溢,增加涂层的热稳定性。     

改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯水性防腐涂料的研制

通过油酸对纳米二氧化硅(SiO_2)进行改性,将改性纳米SiO_2与环氧树脂和丙烯酸单体充分混合,反应后制得改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯乳液。以改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯为成膜物质,通过添加颜、填料和多功能助剂,调节改性环氧树脂∶丙烯酸酯的摩尔配比为1∶1,并用0.15%(wt,质量分数)氢氧化钠(NaOH)优化酸碱度,制得一种新型改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯水性防腐蚀涂料,涂料的附着力达到1级,耐冲击性达到50cm,铅笔硬度达到2H,并具有贮存稳定性能好、耐候性能和物理机械性能等优异的特性。     

锥形量热仪法评价丙烯酸本体杂化乳液膨胀型防火涂料防火阻燃性能

采用锥形量热仪法研究以丙烯酸本体杂化乳液为成膜物的膨胀型防火涂料的防火阻燃性能,以及燃烧过程中产生的烟气的情况,并和传统的溶剂型丙烯酸膨胀型防火涂料的性能进行了对比.     

阻燃建筑结构胶粘剂的研制

本文以聚氨酯(PU)增韧改性环氧树脂为基体,以可膨胀石墨(EG)/聚磷酸铵(APP)为协效阻燃剂,制备一种阻燃建筑结构胶粘剂.本文对增韧改性胶粘剂进行了红外测试(IR)和冲击强度测试;对阻燃增韧胶进行了剪切强度、热重测试(TG)以及氧指数测试,从而分析了聚氨酯预聚体和可膨胀石墨(EG)/聚磷酸铵(APP)协效阻燃剂用量对此阻燃建筑结构胶粘剂性能的影响.结果表明.经改性后此环氧树脂胶粘剂冲击强度提高63.4%,达到良好的增韧效果,剪切强度达到24.9MPa,氧指数达28%,可作为阻燃建筑结构胶粘剂使用.     

可膨胀石墨阻燃半硬泡聚氨酯材料的性能

聚氨酯半硬质泡沫(SPUF)性能优异,应用广泛,但它属于易燃材料,且燃烧时极易产生烟毒,进而会对环境造成不利的影响。文中选用可膨胀石墨(EG)以及硅烷偶联剂KH791改性EG对全水发泡聚氨酯半硬泡进行阻燃,利用热重分析和残炭形貌对聚氨酯泡沫的热降解行为进行了研究,对比了EG改性前后对全水发泡聚氨酯半硬泡阻燃性能、热稳定性、力学性能和泡孔形貌的影响。结果表明,当EG的质量分数为20%时制得的可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫氧指数可达29.4%,达到了UL94HB防火测试中HF-1级水平测试的要求;KH791改性EG后,阻燃效果略微降低,但是改性EG对于泡沫的泡孔形貌影响较小,能够提高全水发泡聚氨酯半硬泡的密度和压缩强度。     

核壳型叔碳改性氟丙乳液的合成与性能

氟碳丙烯酸酯(氟丙)乳液是水乳胶涂料的主要成膜物质之一。为了提高其耐水性、附着力等性能,通过种子乳液聚合法将叔碳酸酯(VC)和氟碳丙烯酸酯(FA)功能单体引入丙烯酸酯共聚乳液,制备了核壳型叔碳改性氟丙乳液,采用透射电子显微镜、红外光谱、耐水性、附着力等对乳液及乳胶膜进行了测试表征,并考察了氟碳单体用量、叔碳单体加料方式及用量、核壳质量比对乳液聚合及乳胶膜性能的影响。结果表明:当氟碳单体用量为8%,叔碳单体加入壳中且用量为6%,核壳质量比为1∶1时,制备的乳液具有明显的核壳结构,乳胶膜接触角可达105.5°,吸水率仅为3.7%,附着力为1级。     

聚苯胺微乳液的制备及与叔氟丙烯酸酯乳液复合涂层的防腐性能

以十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂合成了能与丙烯酸酯类乳液混溶的聚苯胺(PANI)微乳液,然后将PANI微乳液混入叔碳酸乙烯酯改性的含氟丙烯酸酯(叔氟丙烯酸酯,VFAc)乳液中在Q235钢表面制备出复合防腐涂层。用红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)表征PANI的结构并测试PANI微乳液的粒径,研究了PANI微乳液与VFAc乳液的质量比对复合涂层疏水性、湿附着力及防腐蚀性能的影响。结果表明,当PANI微乳液与VFAc乳液质量比为1∶2时复合涂层有较好的疏水性和防腐蚀性能。提出了复合涂层的防腐蚀机理。     

金属氧化物对膨胀阻燃涂层耐火及成炭性能的影响

金属氧化物(MO)可显著影响膨胀阻燃体系的热解成炭过程, 进而改善膨胀阻燃涂层的耐火性能。将Fe₂O₃、ZnO、TiO₂分别添加到双环笼状磷酸酯膨胀阻燃环氧涂层中, 研究了MO对涂层耐火及成炭性能的影响规律。燃烧背温测试结果表明, MO可产生显著的协效耐火作用, 三种MO对耐火性能的增效能力为Fe₂O₃>ZnO>TiO₂。热失重(TGA), 激光拉曼光谱(LRS)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明, MO促进了残炭的耐高温氧化性能及类石墨化程度的提高, 增加了涂层的高温残炭量, 三种MO提升涂层成炭性能的能力为Fe₂O₃>ZnO>TiO₂。     

丙烯酸酯-苯胺核壳共聚乳液的制备及其防腐蚀性能

为了提高聚苯胺乳液的成膜性、附着力和防腐蚀性能,以丙烯酸酯乳胶粒子为种子,采用核壳乳液聚合法制备丙烯酸酯-苯胺核壳共聚乳液,直接将其涂刷在Q235钢表面成膜。分析了核壳共聚机理,用红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)对共聚物的结构及形貌进行了表征;通过接触角、吸水率、附着力、Tafel曲线及电化学阻抗谱测试研究了苯胺用量对涂层疏水性、附着力和防腐蚀性能的影响。结果表明:制备的核壳共聚乳液乳胶粒子具有明显的核壳结构;当苯胺用量为1.00%时,核壳共聚乳液涂层的水接触角为81.2°,附着力为1级,腐蚀电流密度仅为10-8.0A/cm2,电化学阻抗值达到了105Ω,具有良好的防腐蚀性能。     

无机成膜剂对膨胀型钢结构防火涂料成膜及防火性能影响的研究

以硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石膏、内墙腻子、熟石灰、液体硅酸钠这6种粘结剂作为成膜剂,通过添加其他助剂制备钢结构防火涂料,考察粘结剂种类对防火涂料成膜性能及高温膨胀防火性能的影响。实验结果表明:液体硅酸钠比较适合做无机防火涂料的成膜剂;将模数为1.0的固体硅酸钠、模数为3.0的液体硅酸钠按照硅酸钠固液质量比为1∶7混合,在添加量为40%(质量分数)时,制备的无机防火涂料成膜性及高温膨胀性能优异,具有良好的防火性能。     

超支化含P,N活性预聚物/环氧丙烯酸酯涂层的阻燃及热稳定性

为改善环氧丙烯酸酯(EA)涂层的阻燃及热稳定性,通过环氧树脂YPE-128与磷酸反应合成了超支化含磷环氧树脂(HPEP),再将HPEP与羟乙基丙烯酸酯-甲苯二异氰酸酯的半加成物反应制备出超支化活性阻燃预聚物HPCA,并将其与环氧丙烯酸酯体系复配,经UV固化制备了含P,N阻燃元素的EA涂层。利用红外光谱、紫外-可见分光光度计、热重、氧指数仪、锥形量热计和垂直燃烧仪表征了产品结构与涂层的透过率、阻燃性及热稳定性。结果表明,添加HPCA的涂层具有较高的可见光透射率,且能促进涂层低温降解形成膨胀阻燃涂层,能显著改善涂层的高温阻燃性及热稳定性。且当HPCA质量分数为50%时,涂层阻燃效果最佳,600℃成炭率、极限氧指数、垂直燃烧级别及峰热释放速率分别为21.9%,39,V-0和248 kW/m~2。