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铝合金防火涂料的研究
发布者:baishg 发布时间:2013/8/30 9:21:33 阅读:361

现在随着防火涂料的发展,而铝合金上也是需要涂刷防火涂料的。以无机阻燃原料为主要成分,添加适当的无机溶胶、助剂等制备无机防火涂料,用于地铁内饰的铝合金板上。主要研究无机防火涂料的组成及涂层与铝合金基体的界面微观组织结构,并对涂层的耐燃性进行了检测。采用酸式磷酸铝作为无机溶胶的主要成分。涂层与基体材料在界面处有新相生成,且相互扩散形成过渡层,使涂料与基体的结合强度得到提高。涂层的耐火极限高于30min,不燃、不脱落、无烟,不产生有毒气体,具有很好的防火阻燃作用。

随着城市轨道交通的迅速发展,对地铁的防火要求越来越高。由于地铁系统的特殊性,使其在遭遇火灾时盐雾不易扩散,一些重大客车火灾事故都造成了很大的人员伤亡。事后调查表明,在火灾中丧生的人员中,大部分不是直接被烧死,而是被车厢内有机涂层和座椅等燃烧放出的毒烟熏死或熏晕后烧死的。

轨道客车内饰防火涂层是一种集装饰、保护和防火一体的新型涂层,当它涂覆于基材上时,平时可起到一定的装饰、保护作用,一旦火灾发生时,则具有阻止火势蔓延的作用。目前轨道客车上的防火涂层多采用有机涂料,涂层遇火时能形成良好的具有隔热性能的致密的保护层,能保护基体材料,但这种涂层的保护能力有限,遇着火时间长时仍会燃烧。无机防火涂料与目前广泛应用的有机涂料相比,因其具有优良的耐热性、耐老化性、高表面硬度及无毒、无烟等特性,因此可以在客车内饰的铝合金板上涂覆无机涂料,达到不燃的目的。

我国的轨道客车企业有大量的国外订单,而目前我国还没有成熟的、价格合理的、能满足大批量生产的制备无机涂料的技术,只能用一些防火油漆、有机涂料代替。因此,研究无机防火涂料刻不容缓。

铝合金专用的无机防火涂料主要由溶胶、陶瓷骨料和防火助剂组成。其特点是:磷酸盐溶液凝结后可形成具有网状结构的大分子包覆在基体的表面,同时可与铝基材表面发生化学反应,在陶瓷涂层与铝合金界面生产新相,而形成具有较高强度的化学结合的界面,与硅酸盐溶胶相比,其具有耐水性好、固化收缩率小,高温强度大、可在较低温度下固化等优点。

先将氢氧化铝加适量水溶解,再把溶度为85%的磷酸放在定时恒温磁力搅拌器上加热到60左右,根据磷酸氢铝中铝原子的比例的不同来调节加入氢氧化铝和磷酸的比例,然后将溶解的氢氧化铝缓慢加入,使磷酸和氢氧化铝充分混合并反应,待温度升到120时,加入促凝剂,保温1-2h。自然冷却至室温,得到无色、透明的磷酸氢铝溶胶。

制备方法:涂料由无机溶胶、阻燃剂、骨料及其它用于调整颜色的添加剂组成。按一定比例称取阻燃剂(主要成分为氢氧化铝)、骨料(主要成分为二氧化硅、三氧化二铝等)复合填料、助剂等原料,并进行过筛,除去粗颗粒,以避免喷涂施工时,粗颗粒堵塞管道、喷枪。在球磨机上进行高速分散混合充分搅拌,混合均匀。将以上混合物中加入溶胶和分散剂,低速搅拌、混合均匀,得到无机涂料。

铝合金经除油-喷砂-水洗等预处理后,将制备好的无机涂料喷涂于铝合金表面,室温阴干12-24h,在50的烘箱中保温1h,再在150-250的温度下保温1h,升温速度1-2/min。经固化烘干后,可得无机防火涂层。

涂层耐燃性检测:采用垂直燃烧法确定涂层的耐燃时间。将放置测试版用的铁圈固定在铁架台上,铁圈与酒精喷灯口的垂直距离为7cm,待火焰温度达到1000时,将测试版置铁圈上,然后开始计时至检测终点。在检测时,涂层出现裂缝或整体剥落,定为耐燃时间(min)。

陶瓷骨料用量与溶胶比例的关系

骨料与溶胶比例对涂层的影响。当骨料与溶胶的比例小于0.5:1时,骨料与溶胶混合容易,涂料黏性好,涂覆时涂层均匀,涂层与基体结合良好。但是,涂层在随后的防火测试中,涂层的防火性能和抗热震性明显低于骨料与溶胶的比例等于0.5:1的涂层。当骨料与溶胶的比例大于0.5:1,达到0.7:1时,骨料与溶胶混合困难,加水使其混合均匀,但料浆黏性下降,涂层成型后表面不均匀且有大颗骨料粒子,表面理化性能差。所以骨料与溶胶的比例确定为0.5:1

涂层固化温度的确定:基体喷涂后,直接放入远红外烘干箱中,升温速度为2/min。涂层在固化之前含有较多的吸附水,在固化过程中,由于水的蒸发,使得涂层收缩过快,涂层的表面形成缩孔。基体喷涂后,室温阴干12-24h。然后放进烘干箱中,升温速度大于3/min,尽管涂层在固化之前蒸发了部分水,但涂层在固化过程中升温速度过快,涂层的表面形成了龟裂现象。涂层在室温阴干12-24h后,在烘干箱缓慢加热,升温速度控制在3/min以下,在50时保温30min,确保涂层含有较少的吸附水。

无机阻燃原料为主要成分,添加适当的无机溶胶、助剂等,可制备无机防火涂层,用于地铁内饰的铝合金板上。无机阻燃陶瓷涂层主要由无机溶胶、陶瓷骨料和无机阻燃添加剂等组成。采用酸式磷酸铝作为无机溶胶的主要成分。

陶瓷涂层的成分即界面结合情况分析表明:涂层与基体材料在界面处有新相生成,且相互扩散形成过渡层,在界面处产生机械联锁效应,使涂层与基体的结合强度得到提高。涂层耐燃试验结果表明,涂层的耐火极限高于30min,不燃,无脱落,无烟,不产生刺激性气体,具有良好的防火阻燃作用。

 
 
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