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丙烯酸树脂膨胀型防火涂料

日期: 2018-01-31 13:42 浏览次数 :

  涂料防火中的黏结剂,即树脂基料对膨胀型防火涂料的性能有重大的影响,它既要与其他组分匹配,又要保证涂层在正常工作条件下具有各种性能,同时能在火焰或高温作用下使涂层具有优异的防火性能。以下就不同基料制成的膨胀型阻燃剂进行分析讨论。
  丙烯酸树脂是指丙烯酸及其酯和甲基丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物,以丙烯酸树脂为成膜物质的防火涂料称为丙烯酸防火涂料。丙烯酸防火涂料一般是应用甲基丙烯酸酯与丙烯酸酯的共聚物为基料制成的涂料,它的耐久性、透明性、稳定性较好,应用在膨胀发泡体系中发泡效果良好,炭化层质量致密,发烟量少,理化指标合格。在配方的组成上,除了采用甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯外,为了进一步改进共聚树脂的性能和降低成本,往往还采用一定比例的其他不饱和烯烃单体与之共聚,例如丙烯腈、〈甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、醋酸乙酯、苯乙烯等,还可以通过改变配方及工艺来控制涂膜的硬度、柔韧性、冲击强度、抗水性及抗油性等性能。
  膨胀型丙烯酸水性防火涂料膨胀型丙烯酸水性防火涂料是以丙烯酸乳液为胶黏剂,与膨胀阻燃体系的各组分配合,以水为介质,加上颜料和化学助剂研磨配制而成。膨胀型丙烯酸水性防火涂料种类繁多,如AF6一1、B60一1、B60一2、B60-70、B878等均为膨胀型水性防火涂料,该类涂料以水为分散介质,无污染,主要用于可燃基材的保护和装饰。
  纯丙(甲基丙烯酸酯与丙烯酸酯的共聚物)、乙丙(丙烯酸酯与醋酸乙烯酯的共聚物)和苯丙乳液,无毒无臭,具有较好的耐寒性和保光性,附着力强,可常温固化。但其阻化性、耐热性较差,高温易返黏、易粘尘,低温时易变脆,透气性较差。为改善涂层的防火性能、防水性能、装饰性能和降低成本,有研究者采用了如下一些改进方法。
  1.乳液拼用。乙丙、纯丙和苯丙乳液采用含碳量较高的水溶性酚醛树脂和酚醛树脂(蜜胺树脂)作为防火涂料发泡层蜂窝结构促进剂,使以乙丙、纯丙和苯丙乳液为基料的防火涂料在燃烧时形成泡孔密实均匀的蜂窝状发泡层,达到改善其防火性能的目的。表3一20列出了研究者以苯丙乳液为基料,季戊四醇为炭化剂,聚磷酸铵为脱水成炭催化剂,三聚氰胺为发泡剂时,酚醛树脂和蜜胺树脂对涂层防火性能的影响。结果表明,添加水溶性酚醛树脂和《一聚氰胺甲醛树脂虽然不能增加发泡层的高度,但能明显改善发泡层的泡孔结构,从而提高防火涂料的防火性能。两者中又以三聚氰胺甲醛树脂的效果较佳,添加量仅为乳液量的4%即可明显改善发泡层的泡孔结构,在以乙丙乳液和纯丙乳液为基料的防火涂料中加人8‰的酚醛树脂或4%的三聚氰胺甲醛树脂,同样可达到较好的防火效果。此外,也有采用丙烯酸一偏氯乙烯共聚胶乳作基料添加消泡剂、成膜助剂、膨胀阻燃剂等助剂,涂料的防火性能有了明显提高,涂膜的外观和施工性也有了改善。如以丙烯酸乳液和乙烯一偏氯乙烯乳液配成的复合乳液作为防火涂料成膜物质的JY-FHZ膨胀型防火涂料,涂料的膨胀发泡倍数高且有比较突出的防火效果。经国家防火建筑材料质量监督检验测试中心抽检,各项技术指标均符合现行国家标准规定的要求,防火性能达到1级,可用于木结构的保护,也可用于橡胶电缆、塑料等基材的防火与阻燃。

  苯丙乳液和硅溶胶拼合组成基料(40%,两者比例为4:1),P-C-N体系(30%)作阻火体系,无机难燃剂和无机增强材料(10%)作颜、填料,再加以助剂(8%)、去离子水(12%)的新型防火涂料。苯丙乳液呈弱碱性,pH值在7.5~9.5,硅溶胶是一种理想的无机成膜物,它是由水玻璃经过酸处理、电渗析及离子交换等方法去掉钠离子得到的超微粒子聚硅酸分散体,是一种微酸性的水溶液,两者之间配合使用,利于维持体系稳定。这种复合基料不仅增大了涂料的固含量,增加了基料的耐燃性,而且由于粒径微细的Si02的引人,填充了涂膜聚合物粒子间的孔隙,使涂膜致密,增加乳液涂料的耐水性、耐久性,在涂层受火燃烧后期,增大泡沫炭化层的结构强度和高温强度。可见,该涂料以水为溶剂、稀释剂,无污染,符合环保规定;硬度高,耐水、耐久性好多薄涂层(3mm),有较长的耐燃时间(45min)。
  2.合成改性树脂。丙烯酸单体与有机硅单体共聚形成硅丙树脂。硅丙树脂结合了有机硅树脂较强的耐水性、耐污染性,优良的耐高温、耐降解、耐氧化、耐化学品、耐紫外线和红外线辐射的性能,良好的柔韧性和透气性,使树脂兼有二者的优点,既不明显增加成本,又能显著改善聚丙烯酸树脂的性能,提高了涂膜的耐候性、保光性、弹性及防水性等。
  3.增添阻燃剂梁善诚等研究了在膨胀型丙烯酸树脂防火涂料中增添阻燃剂来提高涂料的防火性能。实验结果显示,增添阻燃剂〈溴一锑协同)后,防火涂料的耐燃时间由原来的17min 20s提高到28min 32s(耐燃时间是指将涂饰好的30mmX 30mm的五合板用酒精喷灯烘穿所需要的时间),耐燃时间明显延长。
  4.合理选用树脂基料。采用不同分子量的丙烯酸酯树脂作为膨胀型防火涂料的基料设计配方,并进行耐火极限测试结果。高分子量树脂和较低分子量树脂的炭化层形态,从试验结果发现,分子量较大且分布比较均匀的丙烯酸酯树脂炭化层的最终形态优于分子量较小且分布较宽的同类树脂。因此,在配方设计时应选用分子量较高、分子量分布比较均匀的丙烯酸酯树脂,以提高防火涂料的耐火极限。