0 前 言
水性超薄型钢结构防火涂料既具有优良的防火性能,又具有装饰、无毒、无污染和环境友好的特点。平时可起到一定的装饰作用,一旦发生火灾,则能够阻止火势蔓延,达到保护基材、使人们有足够的时间离开火场和组织抢救的目的[1]。
目前国内外水性超薄型钢结构防火涂料主要由基料、阻燃填料、颜料和助剂等组成中国建材网cnprofit.com。按照防火涂料阻燃机理分,超薄型钢结构防火涂料属于膨胀型防火涂料。其防火机理大致为:涂层在火源的作用下吸收热量膨胀发泡,放出不燃烧性气体终止氧化自由基或稀释涂层表面氧气,发泡层有较低的热传导系数等因素起到防火作用[2]。
水性超薄型钢结构防火涂料现存的问题包括耐水性较差及涂料返粗严重[3]等。本文选用了常用的苯丙乳液,添加改性的APP、PER和MEL,考察了3种水性分散剂对返粗性能的影响,不但解决了耐水及返粗问题,还提高了耐火时间和装饰性能。
1 试验部分
1.1 原料及仪器
苯丙:汉高国民淀粉;APP、PER、MEL:杭州捷尔思;钛白粉:杜邦;分散剂及助剂:海川。QXD型刮板细度计、QHQ-A型铅笔划痕硬度计、斯托默黏度计:天津永利达;QFZ型漆膜附着力试验仪、QCJ型漆膜冲击试验仪:天津伟达试验机厂;模拟大板法试验装置[4]:自制。
1.2 试验基本配方(见表1)及涂料制备工艺
表1 试验基本配方
涂料制备工艺:按配方依次加入去离子水、阻燃剂、钛白粉及各种助剂,高速800~1 000 r/min搅拌15min后,砂磨2 h;将浆料在200~400 r/min下加入乳液助剂等低速搅拌调漆出料。
1.3 样板的制备
将涂料涂于150 mm×70 mm×1 mm的Q235钢板上,涂刷厚度(2.00±0.1) mm,涂刷8~10次,间隔1h,室温养护7 d,得到防火性能测样板。
1.4 性能测试
理化性能测试:参照GB12441-2005及其他标准,分别进行了涂料在容器中的状态、细度、干燥时间、附着力、柔韧性、耐冲击性、耐水性及耐湿热性全部8项试验。
防火性能测试:参照14907-2002附录A,采用模拟大板燃烧法测试。具体为将样板涂层面朝下,置于酒精喷灯上方7 cm处,测试钢板背面达到300 ℃的时间即为耐火时间。
2 结果与讨论
2.1 APP的改性及其对防火涂料性能的影响
2.1.1 APP的改性
本文采用的聚磷酸铵为磷氮系膨胀型无机阻燃剂系列,是一款蜜胺类物质包覆处理的高聚合度结晶Ⅱ型聚磷酸铵产品。该产品P、N阻燃元素含量高,热稳定性好,近乎中性,无毒低烟。配合其他气源、碳源,以成炭、膨胀机理起到阻燃防火作用。普通APP与改性APP扫描电镜,见图1。由图1可见,改性后APP粒径较均匀。
改性后的优点主要有:
(1)起始分解温度高(>280 ℃),热稳定性好;改性APP的TG与DTG曲线见图2。
(2)聚合度高(n≥1 500),分子量分布范围窄,低聚体等小分子物质含量极低,电性能优异;聚合度谱图见图3。
(3)Ⅱ型结构纯度高;改性APP的红外谱图见图4。
(4)阻燃元素含量高,粒径分布优异,阻燃效率好;粒径分布见图5。
2.1.2 改性APP对涂料返粗及耐火性能的影响
阻燃剂的好坏,不但影响涂层的耐火性能,而且对涂料是否返粗也有一定影响。普通APP及改性APP的SEM见图1。本文对普通APP及改性APP对涂层耐火性能及涂料是否返粗进行了研究,试验结果见表2。
从表2看出,改性APP不但提高了涂料的耐火性能,而且没出现返粗现象,是理想的阻燃剂。
2.2 不同水性分散剂对涂料耐水时间及返粗性能的影响
正确选择分散剂,不但可以有效对粉体进行分散,而且还可以防止涂料返粗,对提高涂层耐水性也有一定效果。本文对国内某家3种水性分散剂进行考察,试验结果见表3。从表3看出,分散剂对涂料细度、黏度及耐水时间有一定影响,其中3号涂料放置30 d和60 d与初始细度70 μm、黏度90 KU变化不大,耐水时间未变化。
2.3 样品综合性能检测结果(见表4)
从表4可以看出,防火涂料的各项理化性能和防火性能指标均已达到或超过了国家标准要求,与市图5 改性APP的粒径分布场同类产品相比,具有较大的竞争力。
3 结 语
(1)本文对3种水性分散剂的耐水性能及是否返粗做了比较,3#分散剂效果最好。
(2)本文选择了普通的APP和改性APP,考察了它们对涂料的耐燃性能及是否返粗性能。结果显示改性APP具有很大优势。
(3)涂料的各项理化性能和防火性能指标均已达到或超过了国家标准要求。与市场同类产品相比,具有较大的竞争力。