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膨胀型饰面防火涂料的膨胀发泡防火阻燃的效果
发布者:百事化工 发布时间:2013-04-20 08:56:36 阅读:2003

膨胀型防火涂料通常是由基料、防火体系、颜填料、分散介质以及其他一些助剂(如增塑剂、稳定剂、防水剂、防潮剂、流平剂、消泡剂等)所组成的。这些组分必须相互匹配,才能获得最佳的膨胀发泡以及防火阻燃的效果。
现分别简述如下。
a.基料
基料又称成膜物质,它可以把涂料中的各种组分紧密地黏结在一起,干燥后形成坚韧的涂层,所以也称为黏结剂。基料对防火涂料的性能起着决定性的作用。如果它能与其他组分很好地匹配,则不仅可以使涂料在常温下具有很好的使用性能,而且也会使涂料在高温下具有优异的膨胀发泡性能和阻燃性能。
选择基料对应遵循以下三个原则:一是在高温下(700~1000℃),基料与基材间仍然存在着较强的黏结作用,而且防火涂料的阻燃隔热性能应不受影响;二是所选择的基料应能使涂料具有良好的理化性能,并且对基材不产生腐蚀作用;三是选择基料时应当考虑其碳化膨胀层的高度以及泡沫层的强度,也就是说,基料的软化温度、熔融温度应当与阻燃体系的分解温度很好地匹配。同时,基料熔融后应当具有足够高的黏度,以使碳化泡沫层能够形成均匀致密的结构。
常用的基料可以是水性的树脂,例如含卤的水性树脂(氯乙烯—偏氯乙烯共聚物乳液、氯丁橡胶乳液)和丙烯酸酯类树脂、氨基树脂、聚醋酸乙烯类树脂等。也可以使用溶剂型树脂,例如聚氯乙烯类树脂、过氯乙烯类树脂、氯丁橡胶树脂、聚氨酯类树脂和环氧树脂等。目前,为了获得综合性能优异的涂层,还常常采用拼合树脂来作为基料。
b.防火体系
膨胀型防火涂料的防火体系主要是由碳源、酸源和气源等组成的,常称为P-C-N体系。有时还可以采用一些其他的阻燃添加剂。
碳源主要是一些含碳量高的多羟基化合物或碳水化合物,如淀粉、季戊四醇、双季戊四醇、山梨醇等。它们能在酸源的作用下产生分解反应,失水后碳化而形成难燃的、具有三维空间结构的碳质骨架。碳源对泡沫状碳化层起着骨架支撑的作用。一般宜采用含碳量高但碳化反应速率较慢的物质来作为碳源,并且其用量应适宜。若碳源的用量过大,将会抑制泡沫层的膨胀高度,使结构过于致密;用量过少时,又不利于形成完整的泡沫层,也起不到防火隔热的目的。
酸源则是一种能在较碳源分解温度低的温度下发生分解,并且能够释放出无机酸的盐类物质,它是形成发泡碳层的催化剂。通常使用磷酸盐、聚磷酸铵、有机卤代磷酸酯(如三氯乙烯基磷酸酯)等含磷化合物作为酸源。它们能在100~250℃的温度范围内发生分解,并生成磷酸、偏磷酸或聚磷酸等强脱水剂类的物质。
气源则是能在受热后发生热分解反应,产生不燃性气体(如HCl、NH3、CO2、H2O等),以使涂层膨胀发泡最终形成泡沫状结构的物质。一般都选用含氮的化合物作为气源,如三聚氰胺,六次甲基四胺、偶氮化合物、脲醛树脂、磷酸铵、双氰胺、尿素等。
选择气源时应注意其分解温度。若气源的分解温度过低,则在酸源和碳源分解之前气体早已释放完毕,将不能形成泡沫碳层;若气源的分解温度过高,气体集中释放,则会将泡沫状碳层顶起或吹塌。因此在实际应用时,为了提高涂层的耐火性能,常常复配使用两种分别能够在低温合高温下产生分解的气源。
总体来说,膨胀型防火体系在防火涂料的填加量一般为50%~70%。用量过低时,不能形成性能优良的发泡碳质层;用量过大时,不仅会使涂料的理化性能下降,而且还会使碳质泡沫层的性能不佳。此外,起膨胀作用的三种组分要以最佳的比例相配合才能获得性能优异的涂层。大多数配方中,酸源占40%~60%、碳源占10%~20%、气源占30%~40%。
为了进一步提高涂层的阻燃性能,还常常在涂料中额外添加各种阻燃剂。
c.颜填料
为了保证膨胀发泡效果,防火涂料中通常只添加很少量的无机颜填料以满足遮盖力的要求。钛白粉是涂料中广为应用的一种极好的白色颜填料。若基料或防火体系中含有卤族元素时,常常以三氧化二锑部分取代钛白粉,既可以起到颜料的作用,又可以提高涂料的防火效果。其他常用的着色颜料还有氧化锑、铁黄、铁红等。尤以有机型颜料为好。
为了提高膨胀型防火涂料的泡沫层强度和耐火性能更重要的是要改善防火涂料的物理力学性能(如耐候性、耐磨性等)和化学性能(耐酸碱性、耐腐蚀性、耐水性等),还常常需要加入一些无机填料,如分子筛、黏土、滑石粉、硅灰石粉等。
d.分散介质
组成涂料的各种组分需均匀地分散在介质中,才能很好地生产和应用。分散介质的使用有利于生产过程中各组分的分散,在使用时还可以降低成膜物质的黏度,使之便于施工以得到均匀而连续的涂层。
当分散介质为水时称为水性膨胀型防火涂料。它可以是水溶性的涂料,也可以是水分散体状态的涂料。
溶剂型膨胀防火涂料较之水性膨胀型防火涂料不仅价格高,而且还存在着溶剂挥发将污染环境的问题,特别是在贮存、运输及涂膜完全干燥前都要注意防火安全性以免引起火灾。所以,目前国际上生产和使用的涂料大多数都是水性的。
e.助剂
助剂在防火涂料中作为辅助成分使用,用量很少但作用很大,主要包括增塑剂、热稳定剂、分散剂、防老剂等。它们可以大大地改善涂料的柔韧性、弹性、附着力以及热稳定等各种性能。
常用的增塑剂有:有机磷酸酯(磷酸三甲酚醛、磷酸三苯酯、三氯乙烯基磷酸酯等)、氯化石蜡、氯化联苯、邻苯二甲酸二丁酯(辛酯)等。热稳定剂的作用也很重要,因为在涂料研磨过程中,有些树脂在温度不太高的情况下就会发生分解。例如,氯化橡胶在150℃左右时就会发生分解而释放出氯化氢气体,在氯化氢存在的情况下,氯化橡胶的分解速度更快,会使涂料的性能受到破坏。一些低分子量的环氧树脂,既能吸收氯化氢,又能与树脂分解所生成的双键相结合,起到了良好的稳定作用。例如,环氧氯丙烷、环氧大豆油等都是很好的热稳定剂,氧化镁也具有良好的热稳定效果。其他助剂,像分散剂、防老剂、抗紫外线剂、表面活性剂等各种助剂,对涂料也是十分重要的,可以根据涂料的使用范围而酌情加以选用。
 
 
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