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什么是透明防火涂料以及分类

日期: 2018-04-13 13:29 浏览次数 :

  透明防火涂料也分为膨胀型和非膨胀型,由于膨胀型防火涂料具有良好的隔热、隔氧作用,目前对透明防火涂料的研制集中在膨胀型防火涂料的研究上。国外对透明防火涂料的研究起步较早,专利最早出现在1948年,从20世纪60年代至今,透明防火涂料的研究非常活跃并取得了较大进展。我国对透明防火涂料的研制起步较晚,1990年、1991年河北大学先后研制了以含磷的氯乙基磷酸酯作为阻燃剂的HD、1膨胀型防火涂料、室温自干水溶性膨胀型透明防火涂料。但含磷有机物毒性较大,致使该类涂料在制作过程和使用过程中受到限制。随后原北京工学院(北京理工大学)开发研制了一种泡沸、透明、水溶性防火涂料,解决了涂料制造技术中的毒性及非水溶性问题。天津消防科学研究所开发了以改性氨基树脂一丙烯酸共聚物和聚醋酸乙烯乳液为复合基料的FSF-1水溶性膨胀型防火涂料,防火性能较好、低毒。与此同时,上海涂料公司研制出性能优异、防火等级达一级的A60一31改性氨基膨胀型防火涂料,其涂膜的热解气体经海军医学研究所的动物试验,证明属于微毒性。上海消防研究所研制出防火等级达到一级的室温下快速自-I'的A60-KG新型氨基膨胀型防火涂料。此外,我国不少大专院校及科研生产单位也相继研制了透明防火涂料新的品种,如A6006膨胀型透明防火涂料、E60一2无机透明防火涂料等。
  从上述研究可以看出,国内外研制的透明防火涂料所用成膜树脂集中在氨基树脂、改进氨基树脂或丙烯酸树脂等,少部分采用其他树脂或无机物质为基料制备透明防火涂料;阻燃剂多采用P-C-N或P-CA-CI膨胀阻燃体系;为改进生产工艺、改善施工条件、提高涂料质量,涂料体系中还加人了具有特殊功效的助剂,如增稠剂、乳化剂、增韧剂等。在选择原料构成时应考虑如下几点:①构成膨胀阻燃体系的各种物质间应有良好的协同作用效果,产生的泡沫丰富、致密,并具有一定的强度;②选用的各物质应与树脂基料具有良好的混溶性,以保证制得的涂料具有足够的透明度;③选用的物质不影响涂料的稳定性,使涂料能长期稳定仔在。透明防火涂料的配方和性能指标在有关氨基树脂防火涂料的内容中已做了讨论。
  研究表明某种黏结基料与适当的透明粒子配合能显著提高防火性能,同时增加膨胀炭质层的强度、增强其耐燃气冲刷的能力。透明粒子的应用还可减少涂料燃烧时产生的烟雾量、降低毒气生成能力。但对水性膨胀型的防火涂料,选择透明粒子的种类非常关键,尤其应考虑其熔融温度及溶解度,因透明粒子残余的溶解物在达到一定量时,释放出碱性离子,电导率可达500μS/cm,破坏了涂料贮存稳定性。据文献报道,为了使涂料具有好的防火效果,透明粒子的软化温度应在600-700℃之间。在水性膨胀型涂料中加人溶解度和软化温度不同的透明粒子进行改性,找出了在保持涂料优良稳定性的前提下,透明粒子的最大溶解度和其对涂料防火性能的提升效果。同时也认为透明粒子由于释放出碱性离子,在用量较高时会影响膨胀型防火涂料的稳定性。
  由于透明防火涂料与通用涂料相比,既要求其具有良好的理化性能和优异的装饰性能,又要具有良好的阻燃性能,所以开发工作难度较大。与电缆防火涂料、钢结构防火涂料不同,透明防火涂料的应用远远不够,即便是在国外也很少有完全成熟的产品,涂料体系的稳定性较差。目前在市场上还没有使用寿命超过3年的产品,其主要的技术难点集中在成膜树脂的稳定性和高性能的阻燃体系上。
  从透明防火涂料研制的难点出发,合成高效稳定的阻燃剂和将成膜树脂与阻燃体系结合在一起是透明防火涂料研究的方向,为此应考虑如下一些问题。
  一.合成低聚磷酸酯以聚合物作为透明防火涂料的脱水催化剂可以有效地提高涂料固体组分的稳定性,磷酸酯阻燃剂是一种性能优异的有机磷阻燃剂,它不含卤素原子,不会有有毒气体产生,阻燃效果好,耐久性好,本身可作为一种阻燃剂或与其他物质组成膨胀型阻燃剂。为了提高磷酸酯阻燃剂的稔定性和减少用量,并能满足脱水催化剂在高温下迅速分解磷酸和各级聚磷酸和偏聚磷酸的要求,可合成低聚合度的磷酸酯用作透明防火涂料的脱水催化剂,聚合度一般以4~10为宜。
  二.改性氨基树脂为成膜树脂以含有尿素和三聚氰胺的改性氨基树脂为透明防火涂料的成膜树脂,可以减少阻燃体系的用量,因为树脂中含有的尿素和三聚氰胺可作为膨胀阻燃体系的发泡剂。但尿素和三聚氰胺树脂形成的脲醛树脂抗老化性能较差,易产生龟裂,需要进行改性,可以采用乙醇、丁醇、乙丙醇进行醚化处理以提高树脂的柔韧性、抗龟裂性。由于改性氨基树脂可溶于水,因此可制成水性涂料,减少环境污染。
  三.含卤磷酸酯接枝在成膜树脂上将含卤磷酸酯接枝在成膜树脂上有助于提高脱水催化剂的稳定性并能减少阻燃体系的用量,可提高涂料的理化性能。如用磷酸酯改性酚醛树脂,使酚醛树脂与磷酸酯发生交联成为阻燃型树脂,在高温下又能分解出磷酸酯作为阻燃体系的脱水催化剂,再配以适宜的成炭剂和发泡剂即可得到透明防火涂料。目前,国外已开始研究集催化、成炭、发泡于一身的高效阻燃体系,如果研制成功,就可与常用装饰性清漆结合,制备出使用寿命长的透明防火涂料。
  对于透明防火涂料,国内外科技工作者的工作重点都放在了膨胀型防火涂料的研究上面。除致力于提高涂料的防火等级、防水及耐水性,开展的工作主要还包括以下方面:
  1.开发多功能、高效、低水溶性的脱水成炭催化剂和发泡剂;
  2.开展多种阻燃剂协同作用的研究,使之搭配合理,提高阻燃效果;
  3.开发低毒或无毒、制造和使用均比较安全、改善防火涂料使用环境的涂料品种;
  4.开发具有多功能的防火涂料,使其既起到保护、装饰、防火作用,又能提高材料使用寿命。