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防火涂料无机膨胀阻燃体系

日期: 2018-01-25 13:33 浏览次数 :

  有机型膨胀阻燃体系具有涂层美观、附着力好等特点,但其阻火时易产生烟雾和不同程度地放出毒性气体,成本也较高,于是,以硅酸盐为主体的无机膨胀型防火涂料便应运而生。它以水玻璃为基料和发泡基体,添加其他材料所组成,涂层一旦遇到火焰及高温作用时,碱金属硅酸盐所含的结晶水及水玻璃中氧链上羟基的脱水作用而使涂层共熔变软、并且黏度较大,这时由于分解产生的气体不能自由地排出使涂壁产生气泡,形成了具有隔热功能的多孔质体一一硅酸盐泡沫状隔热层。无机膨胀阻燃涂料阻火时具有如下特点:1.阻火时不产生毒性气体和烟雾;2.产生的硅酸盐泡沫状隔热层强度高,能有效地抵抗火焰热流的冲击作用,阻火性能比较突出;3.以水玻璃、无机矿物等为原料,成本低,原料来源广,易于制备;4.生产、使用过程无污染。但该类涂料防水性差,浸泡在水中或受雨水淋洗,涂层易脱落。
  无机膨胀型防火涂料主要由成膜剂、发泡剂、成炭剂、脱水剂、防火填料及颜料等组成。成膜剂主要有水玻璃、硅溶液胶体和磷酸盐等,一般选用价格便宜、来源广泛的水玻璃;发泡剂常用的有磷酸铵盐、氯化石蜡、三聚氰胺等。但选择时应注意与成膜剂的匹配,如磷酸铵盐和水玻璃容易沉淀板结,氯化石蜡和成膜剂的混溶不好;成炭剂常采用季戊四醇、淀粉等,这些多羟基化合物和脱水催化剂反应生成多孔结构的炭化层;脱水剂常采用磷酸的铵盐、磷酸酯及三聚氰胺等来促进涂层分解;防火填料,其种类很多,主要有氢氧化铝、高岭土、硼砂、滑石粉、碳酸钙等。这些原料在受热分解时一方面要吸收大量热量;另一方面,如硼砂、氢氧化铝、碳酸钙等会不断产生大量的水汽或二氧化碳,在材料周围形成惰性屏障,减缓燃烧速度。
  从以硅酸盐为主体的无机膨胀型防火涂料的研究历史来看,该类涂料的研究发展形成了下列几种类型。
  一.水合硅酸盐型这类涂料由水玻璃、水合水玻璃、固体水玻璃、无水水玻璃及少量填料组成。硬化涂层的主要成分为各种水合硅酸盐,水合硅酸盐中的结合水影响体系的熔程。该种涂料受热时,涂层在大于100℃时开始熔融,随着温度升高,涂层液化,结合水变成水蒸气。由于熔融的硅酸盐具有较高的黏度,水蒸气不能自由地排出而包含在黏稠的熔体中,便形成薄壁的气泡,涂层形成泡沫状结构,达到阻火、隔热的目的。随着温度进一步升高,硅酸盐泡沫层会熔缩,继而熔落。因此,水合硅酸盐型涂层后期阻火能力欠佳,这类涂料多用于木构件、织物、电缆等制品的防火保护。
钢结构防火涂料
  二.耐水硅酸盐型以水玻璃为成膜物质的硅酸盐膨胀型防火涂料,未改性的水玻璃涂层存在如下缺点:1.遇水时显示出强碱的性质,会使金属钝化,造成配套底漆破坏;2.由于碱金属硅酸盐在成膜过程中随着水分蒸发,不断析出二氧化硅,并自行缩合成硅氧链网状结构的涂膜,碱金属离子存在于结构中,一旦涂膜遇水,碱,金属离子很快地溶解于水,涂膜也随之溶解,造成涂料耐水性较差。为改进水合硅酸盐型防火涂料的防水性能,可对膨胀阻燃体系进行如下改性处理。1.加热固化。将涂层在250~300℃烘烤lh,可提高防水性。2.改性水玻璃。通过引人某种憎水基团取代水玻璃分子中的钠离子,提高耐水性。3.涂刷罩面层。在涂层表面干燥后,再涂刷一道罩面层,如甲基硅醇钠。4.固化剂固化。加人固化剂,一方面与碱金属离子发生反应生成水不溶化合物,另一方面促进Si02胶体缩合成疏水性涂膜。常用的无机固化剂有缩合磷酸盐、聚磷硅酸盐、氟硅酸钠等。
  除以硅酸盐为主体的无机膨胀型防火涂料以外,四川消防科研所覃文清等研究了以磷酸和氢氧化铝等在一定条件下反应,并配以阻燃剂及其他助剂而制成的一种无机膨胀型防火涂料E60一1涂料。由于磷酸盐代替涂料中通用的硅酸盐,既能起到基料所要求的黏结性,又能在膨胀型防火体系中起发泡催化剂的作用。磷酸盐黏结剂的种类很多,根据所含金属不同其性能亦有差别,但是,含铝的磷酸盐强度和黏结性都较优良,而且作为生成磷酸铝盐的氢氧化铝无毒无味,价廉易得,适合作防火涂料的基料。该涂料在基料的研究和复合阻燃剂的应用上有创新,解决了无机防火涂料的耐水问题,其防火性能优异,理化性能、耐候性好,使用性能稳定,无环境污染,生产成本较低,适用于木材、纤维板、胶合板、料、玻璃钢等可燃基材的防火保护和装修。