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研发新思路:环氧超薄型钢结构防火涂料
发布者:百事化工 发布时间:2013/6/4 9:00:52 阅读:671

钢结构防火涂料涂覆在钢结构上,对钢结构在火灾条件下的稳定性起到了很好的保护作用,近年来钢结构防火涂料向着超薄型高装饰的方向发展,开发研究涂层厚度薄、表面装饰性好、耐火时间长、物理机械性能优异、适应严酷室内外应用环境要求、长效阻燃防火性能超群的钢结构防火涂料具有广阔前景。国内对超薄型钢结构防火涂料的研究集中在阻燃体系的复配改性应用上,取得了不小的成效,同时已有人对防火涂料的基体树脂进行改性研究,合成了一系列阻燃树脂,为防火涂料新产品的研发提出了新的思路。

以对溴苯酚、甲醛、环氧氯丙烷为主要原料通过逐步聚合方法合成了新型阻燃性基体树脂溴碳酚醛环氧树脂,并将其应用于钢结构防火涂料,通过对树脂配比用量、各种助剂及溴含量对防火涂料耐火时间的影响分析,确定了防火涂料的适宜配方,开发出新型超薄型钢结构防火涂料,通过在酚醛环氧树脂上引入高效率阻燃元素溴,使涂料基料具有了长效阻燃的特性,从而也使防火涂料的其他各项性能有了较大提高。

1.实验部分

1.1原料

对溴苯酚、聚磷酸铵(APP,聚合度1000)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(DPE):工业品;甲醛、环氧氯丙烷、氢氧化钠:均为分析纯。

1.2仪器

QFD型电动漆膜附着力测定仪;涂膜火焰喷射燃烧测试仪;QZM锥形研磨机;HH-S2s数显恒温水浴锅;DJ1C-60W增力电动搅拌器。

2.溴碳酚醛环氧树脂合成条件的选择

2.1甲醛用量对防火涂料耐火时间的影响

以甲醛过量合成溴碳酚醛环氧树脂,因为苯酚的对位被溴占据,只剩下2,6活性位,反应产物不可能形成网状树脂,只可能得到线性树脂。甲醛用量对超薄型防火涂料耐火时间的影响见表。

甲醛用量对防火涂料耐火时间的影响

n(甲醛):

n(对溴苯酚)

性能

现象

耐火时间/min

0.8:1

发泡较大、气孔大小

不均匀,炭质层较薄

65

1.0:1

发泡均匀、膨胀速度

较快,炭质层强度较差

71

1.2:1

气孔细小均匀,结构

完整,炭质层强度高

84

1.4:1

气孔细小均匀,结构

完整,炭质层强度较高

83

1.6:1

气孔细小均匀,结构

完整,炭质层强度较高

80

从表中可以看出,当n(甲醛):n(对溴苯酚)为1.2:1时,涂层燃烧现象较好。同时可以进一步看出,当n(甲醛):n(对溴苯酚)为1.2:1~1.4:1时,耐火时间较长。因为在这个配比下,溶液黏度(树脂与环己酮和丙酮体积比为1:1)为20mPa.s,适合做涂料基体树脂,所以本研究选n(甲醛):n(对溴苯酚)为1.25:1

2.2溴碳酚醛合成反应时间对防火涂料耐火时间的影响

随着时间延长,树脂相对分子质量在增加,但因为相对分子质量太大时影响树脂发泡性,从而影响耐火时间。

2.3环氧氯丙烷用量对防火涂料的影响

溴碳酚醛环氧合成反应中环氧氯丙烷用量对防火涂料性能影响如下表:

n(环氧氯丙烷)

n(对溴苯酚)

现象

柔韧性/mm

1:1

膨胀速度较快,泡大

不均匀,炭质层强度不高

3

2:1

气孔小些,但不够均匀,

膨胀较快,炭质层比较疏松

2

3:1

气孔细小均匀,炭质层

致密,炭质层强度高

1

4:1

气孔细小,有少量不均匀,

结构较完整,炭质层强度较高

1

5:1

气孔细小,结构有部分

疏松,炭质层强度一般

2

2.4防火涂料配方的优化

防火涂料由基体树脂、阻燃助剂、溶剂等成分组成,按照正交实验方法设计涂料配方,固化剂为聚酰胺300#,溶剂及其他助剂的含量不变。以树脂与阻燃体系进行4因素3水平正交设计。如下表

水平

因素

A/%

B/%

C/%

D/%

1

40

16

3

4

2

35

20

4

6

3

30

24

5

8

涂料耐火性能测试:将涂料分别涂覆于150mm×75mm×6mm钢板上,各板涂层厚约2mm。涂层干燥后,将其置于酒精喷灯上灼烧,火焰温度约800,以热电偶测定钢板背面温度,当涂层完全发泡、膨胀和炭化完毕后,取下钢板,观察碳化层的情况。

3.结语

采用n(甲醛):n(对溴苯酚)为1.25:1、合成反应时间为5-5.3h,环氧化反应中n(氢氧化钠):n(对溴苯酚)为2.21,得到涂料所用的红色透明黏稠状溴碳酚醛环氧树脂。

以溴碳酚醛环氧树脂和E-44为基体树脂与聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、尿素、二氧化钛混合得到溴碳酚醛环氧防火涂料的A组分,聚酰胺为固化剂的B组分,将AB组分混合后常温固化得到超薄型溴碳酚醛环氧防火涂料涂膜。通过正交实验的方法,确定了溴碳酚醛环氧防火涂料优化配方为:m37.5%溴碳酚醛环氧树脂):mE-44=2:1m17%的聚磷酸铵):m(三聚氰胺):m(季戊四醇)=10:43,尿素3%Sb2O31%,氯化石蜡2%,二氧化钛6%B组分为聚酰胺。经检测该防火涂料发泡效果好、炭化物生成量大、发烟量少、涂层附着力强、耐酸碱性好、耐火时间长。

 
 
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