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浅解钢结构防火涂料助剂及分类

日期: 2017-11-08 14:02 浏览次数 :

  助剂是一种辅助成分,在防火涂料中用量很少,所有助剂的量一般仅占涂料总质量的1%以下,但是不同的助剂分别在涂料生产、储存、涂装和成膜等不同阶段发挥作用,可以改善涂料的柔韧性、弹性、附着力和稳定性等各项性能指标,已成为涂料不可缺少的组成部分,标志着涂料的生产技术水平。尤其是对水性防火涂料而言,助剂用量少,作用突出。
一、润湿分散剂
  涂料作为一个均匀分散的溶液,颜填料、树脂、溶剂三者尽可能细的稳定分散于体系,需使用润湿分散剂才能实现预期效果。
  润湿剂、分散剂大部分是表面活性剂,有助于保持分散稳定性,有的助剂兼具润湿和分散的功能。
  润湿剂对颜填料具有极强的亲和力,降低它们与基料的界面张力,缩短研磨分散时间。相对分子质量不宜过高。
  分散剂吸附在细小的颜填料微粒表面,构成吸附层,防止粒子絮凝,分散剂的相对分子质量较大,可形成较厚的吸附层。
  水性体系常用的润湿分散剂有烷基萘磺酸钠、烷基吡啶盐氯化物、聚氧乙烯醚乙二醇烷基芳基醚、聚磷酸盐(焦磷酸钠、磷酸三钠等)、聚丙烯酸衍生物、聚羧酸盐等。
  溶剂型体系常用的润湿分散剂有卵磷脂,合成高分子类如多氨基酰胺的高分子羧酸盐、高分子羧酸等。
二.流平剂
  涂料施工后,缩孔、针孔、流挂、刷痕、橘皮等现象时有发生,影响涂层的理化、防火性能。尤其是在底漆尚未完全干燥,或者在湿度较大的环境中施工时,这些现象更为突出,这种情况与涂料的本质、施工环境及施工密切有关,可以加人流平剂来解决此类问题。流平剂能够延缓涂料中的水分蒸发,延长涂料的铺展时间,消除涂膜的缩孔,改善底材的湿润性,改进涂料流平性。
  常用的流平剂包括聚硅氧烷类、醋酸丁酯纤维素类、丙烯酸聚合物类和溶剂型漆流平剂。
  水性体系中应用较好的流平剂为丙二醇、乙二醇等。
  溶剂体系中应用较好的流平剂为有机改性聚硅氧烷466、高沸点化合物流平增光剂THN、醋酸丁酯纤维素等。德国BYK公司的溶剂型漆流平剂混合了各种高沸点溶剂,挥发较慢,具有强溶解性,使基料稳定,不会因溶剂挥发而析出。
三.消泡剂
  涂料中乳化剂、润湿分散剂等表面活性物质的加人,是产生泡沫的主要原因,泡沫使生产操作困难,阻碍分散,形成涂膜缺陷,影响涂膜的综合性能。水性乳胶体系的泡沫问题最为突出,通过消泡剂在气泡表面的吸附,局部改变气泡的表面张力,使泡沫失去平衡而破裂。这就要求消泡剂本身应具有一定的亲水性,但又不能完全溶于水中。
  消泡剂是一种不溶性表面活性剂,可分为破泡剂和抑泡剂。非水性涂料用消泡剂多为在有机溶剂中难溶的低级醇、高级脂肪酸金属皂、低级烷基磷酸酯、改性有机硅树脂、二氧化硅与有机硅混合物、有机高分子聚合物等。
  水性体系常用的消泡剂有在水中难溶的矿物油、脂肪酸酯、高级脂肪酸、高级脂肪酸金属皂、高级脂肪酸甘油酯、高级脂肪酸酰胺、高级脂肪酸和多乙烯多胺的衍生物、聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇与环氧乙烷的加聚物、有机磷酸酯、改性(或乳化)的有机硅树脂、二氧化硅与有机硅树脂配合物等。乳液涂料常用的消泡剂有磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、乳化甲基硅油和乳化苯甲基硅油等。
  消泡剂多以复配型为主,消泡剂用量过多或混合不均,将导致施工应用时出现涂膜表面缺陷,如缩孔、针孔、失光、缩边、橘皮等。
四、流变剂
  涂料的流变性影响产品储存(颜料粒子沉降)、施工(刷涂性、喷涂性等)、转化成膜(流平性、流挂性)等各个阶段,并最终作用于涂膜的外观和性能。
  防火涂料颜填料较多,容易发生颗粒沉降或溶剂分层,利用流变剂能获得显著的防沉降效果,表现出很强的触变性,有利于储存、运输和施工。
  溶剂型涂料中的流变剂称为触变剂,常用的有气相二氧化硅、有机膨润土,蓖麻油衍生物如氢化蓖麻油、聚乙烯蜡等。另外一些半结晶性高分子,如聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸二丁酯一对苯二甲酸聚四氢呋喃二醇酯嵌段共聚物能与环氧树脂形成可逆凝,使体系具有触变性。有机膨润土具有来源广泛、价格低廉等优点,是涂料中首选的流变剂。
   乳胶涂料配方中的流变剂又可作增稠剂。主要有纤维素衍生物如羟乙基纤维素、碱可溶胀树脂如含羧基的丙烯酸树脂、缔合型增稠剂如聚氨酯聚合物等。
  缔合型增稠剂包括聚醚聚氨酯类和聚醚多元醇类,流平性和防溅性好,提高光泽,但防流挂性较差。可将几种缔合型增稠剂组合使用,可以使光泽更高,流变性能更好。
五.防霉防腐剂
  因在钢结构防火涂料中加人了多种助剂,特别是大量的表面活性剂、有机增稠剂和填料等,这些助剂成为微生物生长源,使涂料容易发霉变质,黏度下降。水性钢结构防火涂料的腐败和霉变更甚,为了防止水性钢结构防火涂料的霉变,可以加人防霉防腐剂。
  一般而言,能够杀死、阻止或抑制微生物和细菌生存的物质称为防霉防腐剂。在钢结构防火涂料中使用的防霉防腐剂既能防止涂料在储存过程中腐败变质,又能抑制涂膜长霉。防霉、杀菌剂在不影响涂料质量的前提下具有广谱杀菌能量,且在使用浓度下对人体低毒。防霉、杀菌剂的效能与本身的药效、颗粒大小、分散程度密切相关。防霉、杀菌剂颗粒越大,分散愈差,扩散也就愈慢。
  常用的安全非汞型防霉、杀菌剂大多为杂环类化合物,1,2一苯丙异噻唑啉一3一酮(BIT)、赛菌灵、多菌灵、福美双等皆为常用的防霉防腐剂。
六、增稠剂
  增稠剂也可以称作流变助剂,能够显著提高涂料黏度,在涂料的生产、储存和施工过程中起着重要作用。涂料在不同的阶段要求的黏度不同,在储存过程中,希望黏度越大越好,以防止颜料的沉淀,在施工过程中则希望黏度适中,保证涂料既有较好的涂刷性又不致粘漆过多;在施工后就希望黏度经过短时间的滞后(流平过程),能迅速恢复到高的黏度,以防止流挂。
  涂料具有触变性,可以解决涂料各个阶段的矛盾,满足储存、施工、流平、干燥各个阶段对涂料的黏度不同的技术要求。
  增稠剂能够赋予涂料很高的触变性,使之在静止或低剪切速率下(如储存或运输)有较高的黏度,以防止涂料中的颜料沉降。而在高剪切速率下(如涂装过程)具有较低的黏度,使涂料有足够的流动、流平性。
  增稠剂分为有机和无机两大类。无机类主要是一些活性黏土类产物,如膨润土、凹凸棒土和硅酸铝镁等。特点是除了增稠效果外,还具有很好的悬浮作用,能够防沉,不会影响涂料的耐水性,涂料涂装干燥成膜后在涂料中起到填料的作用等,不利因素是会显著影响涂料的流平性。
  有机类中又分为纤维素类和合成聚合物类。纤维素类增稠剂吸水能力很强,使体积大幅度膨胀,显著增加液相黏度,产生增稠效果,包括甲基纤维素、羟乙基纤维素等;合成聚合物类增稠剂对涂膜的光泽和耐水性影响很小,吸附在乳液颗粒表面形成包覆层,乳液粒子的体积增大,还能进人水相,使体系的黏度提高,产生增稠效果。有的合成聚合物类增稠剂的黏度受剪切速率的影响极小,触变性也较小,使涂料获得好的流平性和抗溅落性。包括聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、丙烯酸或甲基丙烯酸均聚物纤维素等。
七、成膜助剂
  能够降低乳液涂料的最低成膜温度,在短时间内降低基料玻璃化温度的助剂称为成膜助剂,在成膜时起增塑剂的作用,使乳液的最低成膜温度降低,使乳液涂料能在较低气温下融合成膜;成膜完成后,逐渐挥发,使涂膜的力学性能和硬度恢复到原来水平。
  成膜助剂的用量应根据乳液基料品种的不同和施工季节的变化来调整,一般为乳液涂料量的2%、6%。常用的主要品种有松节油、乙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇、己二醇、苯甲醇、一缩乙二醇、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯和十二碳酯醇等。
八、光稳定剂
  钢结构防火涂料的耐候性越来越受到关注,但是树脂、颜填料、助剂等都会影响涂膜性能,外界大量存在的自然因素,如日光、温度、大气、腐蚀介质、机械外力等不断地在侵蚀涂膜,针对日光的辐射,可以加人光稳定剂,改善涂膜的失光、变色、龟裂、剥落的现象,提高涂膜的耐候性,延长涂料的有效期,提高涂膜抗老化性能。
  钢结构防火涂料光老化的程度根据树脂不同,而有所变化,丙烯酸树脂类、聚氨酯类的耐光老化性很好,而氯化橡胶、聚醋酸乙烯等树脂的抗老化性能则较差。
  光稳定剂包括紫外线屏蔽剂、紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂和自由基捕获剂。
  紫外线吸收剂吸收紫外线,有选择性地把所吸收的能量变成热能或次级辐射能消散出去,本身不会发生化学变化,避免基料遭受紫外线的破坏。种类有邻羟基二苯甲酮类、水杨酸酯类和邻羟基苯并三唑类等。
  紫外线猝灭剂能够降低光线的强度,在涂膜受到强光并发生光化学反应之前,把聚合物受到的能量转移,稳定涂膜的分子结构,从而避免聚合物的光老化。常用的猝灭剂是有机镍化合物。
  光屏蔽剂能够屏蔽、散射和反射紫外线,防止紫外线辐射危害涂膜。涂料中常用的颜料包括氧化锌、炭黑、酞菁等,都能起到光屏蔽的作用。
  一般各类光稳定剂配合使用效果好,其协同效应对涂膜有良好的保护作用。
九、增塑剂
  增塑剂可以提高涂膜的柔韧性,尤其是脆性的涂料,必须加人增塑剂,降低树脂的玻璃化温度,才能获得柔韧性较好的涂膜。增塑剂的加人对涂膜的拉伸强度、渗透性和附着力都有一定影响,要注意控制加人量。
  增塑剂通常是低相对分子质量的非挥发性有机化合物,某些聚合物树脂也可作增塑剂。如醇酸树脂常用作氯化橡胶和硝酸纤维素涂料的增塑树脂。钢结构防火涂料常用的增塑剂有磷酸三甲酚酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、癸二酸辛酯、邻苯二甲酸二甲酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、五氯联苯等。
十、防冻剂
  水性乳液防火涂料在低温受冻时容易破乳而失效,防冻剂的作用是提高涂料的抗冻性。可加人乙二醇、丙二醇,一般为乳液量的3‰、8‰,以降低水的沸点;也可以使用某些离子型表面活性剂,提高冻融稳定性,使其在低温储存时不易破坏。
十一、防沉剂
  钢结构防火涂料在储存过程中颜填料会因自身的重力作用向下沉淀,通过搅拌可重新分散。但是,添加防沉剂能防止涂料在储存过程中颜填料的沉淀,钢结构防火涂料中常用的防沉淀剂有有机膨润土、气相二氧化硅、硬脂酸锌、硬脂酸铝、聚乙烯蜡等,尤其以有机膨润土使用较多。