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钢结构防火涂料配方实验
发布者:baishg 发布时间:2013-11-28 09:53:15 阅读:617

薄型和超薄型防火涂料成份中包含炭化剂、发泡剂、催化剂等,在火焰的高温下,涂层膨胀形成一个比原厚膜厚几十倍的均匀、致密海绵状炭化层,阻隔火焰对钢材的直接加热。因为涂料对钢结构建筑的负载及外观影响较小,所以在裸露或者网架钢结构上受到青睐。目前,世界上许多著名的钢结构建筑都采用了薄型防火涂料,如香港中银大厦、上海华虹NEC电子有限公司、上海大剧院钢结构等。但是,薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理是涂料在火焰 的高温中发生剧烈的化学反应而膨胀形成疏松、致密的炭化层,剧烈的化学反应使涂料防火隔热成为非稳定的传热过程,同时又必须要求反应过程在复杂、苛刻的火灾环境中能保持炭化层的稳定状态。因此,薄型钢结构防火涂料的耐火极限较低,配方的组成复杂,产品的技术难度大,其研究和应用都相对滞后于厚型钢结构防火涂料。
国内也有大量钢结构超薄型防火涂料的生产厂家,其产品由于技术水平、市场规范等方面的差距,因此实际耐火极限较低,绝大多数不超过1.5小时,并且,其长期使用的可靠性有待证实。特别是在钢结构超薄型防火涂料的理论研究和实际实用性能的研究方面,国内鲜有文献报道。发达国家在薄型防火涂料的研究上较多理论研究工作的文献,比如,研究佛石的种类和用量对炭化层中有机物的耐烧蚀性的影响等。但国外有关膨胀发泡机理和长期有效性方面的工作也相对薄弱,一般文献仅对 简单的多聚磷酸铵(APP/三聚氰胺(M/季戊四醇(P)三元膨胀体系的发泡机理进行研究,而对其他添加组份(如填料、助燃剂等)对炭化层影响的研究较少。
实验表明: 
1)树脂用量的实验表明树脂含量的增加使产品中可燃物增加,造成炭化层的脱落。树脂的含量偏低,涂层易产生开裂,且涂层的黏结强度不能满足要求。防火涂料配方中基料的用量范围在8.5%-12.0%之间比较恰当。
2)膨胀型涂料的主要原料——多聚磷酸铵(APP)的选用指标进行了研究,并分别实验了二氧化碳用量和树脂用量对配方的影响。通过耐火极限的测试对配方进行了确定。
实验配制的膨胀型防火涂料采用多聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(P)和三聚氰胺(M)膨胀阻燃体系,主要原料为TiO2,基料主要是丙烯酸树脂。采用锥形 磨研磨涂料,控制涂料细度≤100um。涂料加工好以后涂刷在工字钢梁上,每次涂层厚度≤0.2um,每次涂刷间隔8小时。在标准养护室养护40天后,涂 层的平均厚度=2.8mm。将其放入1m3的煤气燃烧炉在标准升温曲线下进行耐火极限测试,记录耐火极限,并观测炭化层。
3)要获得性能优良的钢结构膨胀型防火涂料,应选用型结晶的APP,以减小APP的水溶性;同时APP的聚合度宜大于1000,以增加炭化层的强度;APP10%水悬浮液的PH≥5.5,以减少APP在加工和使用中的化学反应,增加涂料的稳定性。
 通过二氧化钛的用量实验得出,TiO2的用量较低,则炭化层的强度较低,在耐火极限的测试过程中发生脱落;TiO2的用量太高,则抑制炭化层的膨胀。TiO2的适当用量应在7.0%-8.0%左右。
4钢结构膨胀型防火涂料的配方研究中,实验组对主要的原料APP的选用指标进行了研究,发现APP的晶型、聚合度以及10%水悬浮液的PH值对膨胀型涂料的稳定性和耐火极限影响明显。

 

 
 
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