[摘要]以水為溶劑制備超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,有利于環(huán)保和節(jié)約成本。以垂直燃燒法評價(jià)了研制的防火涂料的耐火性能,研究了環(huán)氧改性丙烯酸乳液和苯丙乳液作基料的復(fù)配比例和用量對耐火性能的影響。試驗(yàn)顯示,環(huán)氧改性丙烯酸與苯丙乳液質(zhì)量比為2∶1,基料用量為25%時(shí),防火涂料的性能最佳。通過正交試驗(yàn)研究了P-C-N膨脹阻燃體系配比對涂層耐火性能的影響,得到最佳配比為m(聚磷酸銨)∶m(季戊四醇)∶m(三聚氰胺)=5∶2∶3。通過熱重和差熱分析比較了添加無機(jī)阻燃劑對涂層防火性能的影響,并對防火涂料進(jìn)行了熱分析。結(jié)果表明:涂料各項(xiàng)性能符合GB14907-2002要求,當(dāng)涂層厚度為2.2mm時(shí),耐火時(shí)間達(dá)到90min。
[關(guān)鍵詞]超薄型防火涂料;鋼結(jié)構(gòu);耐火性能;環(huán)氧丙烯酸乳液;苯丙乳液;無機(jī)阻燃劑
0前言
目前,鋼結(jié)構(gòu)防火涂料朝著多功能、阻燃性、環(huán)保友好方向發(fā)展[1]。鋼結(jié)構(gòu)水性防火涂料降低了涂料成本,保護(hù)了環(huán)境,是極佳的環(huán)保型涂料[2]。超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料具有裝飾性好、質(zhì)量輕薄、便于施工、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn),不僅適用于大型承重鋼結(jié)構(gòu),也適用于表面積較小的非承重型結(jié)構(gòu),是未來的發(fā)展方向之一[3]。環(huán)氧樹脂提高丙烯酸酯涂膜的粘接能力,而苯丙乳液具有更強(qiáng)的發(fā)泡能力。本工作以水為溶劑,采用環(huán)氧丙烯酸乳液和苯丙乳液組合作基料,添加無鹵化阻燃劑制備了超薄型鋼結(jié)構(gòu)水性防火涂料,考察了基料、膨脹阻燃體系的最優(yōu)化條件,并對優(yōu)化條件下所得涂料的耐火性能進(jìn)行了研究。
1·試驗(yàn)
1.1試驗(yàn)材料和儀器
以環(huán)氧改性丙烯酸乳液和苯丙乳液為基料;聚磷酸銨(APP),季戊四醇(PER),三聚氰胺(MEL),鈦白粉(TiO2),可膨脹石墨(100目),丙二醇等;SD-202水性消泡劑;分散劑SK-5040;KFD-1000金屬清洗劑;以上均為工業(yè)品。研體,鋼片,煤氣噴燈;SDT2960Simul-taneousDSC-TGA差熱-熱重聯(lián)用分析儀。
1.2防火涂料的制備
將表1中的固體粉末置于SEJ-400型高速分散機(jī)中均勻研磨30min,至規(guī)定細(xì)度放入燒杯中;將水和助劑依次加入其中,最后加入基料乳液,攪拌約30min后,常溫下密封,靜置24h即得到防火涂料。
表1 超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的基本配方
1.3涂層的制備
用500,1000號砂紙分別將80mm×80mm×1mm的Q235鋼片打磨至光亮,用3%KFD-1000金屬清洗劑溶液于80℃清洗30min后取出,烘干,備用。將防火涂料充分?jǐn)嚢韬?用毛刷涂覆在Q235鋼片的打磨面上,每次涂覆0.3~0.5mm,保持表面均勻光滑,待涂層表干后涂覆下一次,控制最終涂膜厚度不超過3mm,涂覆比約為0.15kg/m2。將涂好的試片平置,放入烘箱(25℃)內(nèi)干燥。
1.4耐火性能測試
采用垂直燃燒方法進(jìn)行簡易評價(jià)[4],這也是防火涂料研究的通用方法。
2結(jié)果與討論
2.1基料配比對耐火時(shí)間的影響
2.1.1乳液復(fù)配比例苯丙乳液做基料膨脹發(fā)泡好,但結(jié)構(gòu)疏松,空氣對流強(qiáng)時(shí)易吹落;環(huán)氧改性丙烯酸乳液做基料,附著力優(yōu)異,結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬致密,但膨脹發(fā)泡高度不夠。將二者結(jié)合則能克服缺點(diǎn),突出優(yōu)點(diǎn)。表2表明,苯丙乳液與環(huán)氧改性丙烯酸乳液用量質(zhì)量比為2∶1時(shí),涂料的耐火時(shí)間最長,發(fā)泡好,炭層堅(jiān)硬致密。
表2 不同苯丙/環(huán)氧改性丙烯酸混合乳液質(zhì)量比對涂料耐火性能的影響
2.1.2基料樹脂用量
由圖1可見,基料樹脂用量對防火涂料的耐火性能有很大影響:樹脂用量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為15%~25%時(shí),耐火時(shí)間延長;繼續(xù)增加用量,耐火時(shí)間反而縮短。其原因是樹脂用量少,不能起到和基材粘結(jié)的作用,形成的炭質(zhì)層容易脫落;樹脂用量過多時(shí),膨脹阻燃體系含量減少,不能形成很好的炭質(zhì)層。因此,適量的基料樹脂能保證很好的耐火性能�；献罴延昧繛�25%。
圖1 基料用量與耐火時(shí)間的關(guān)系 |
