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固化劑對環(huán)氧乳液型防火涂料性能的影響

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2010-10-15 17:08:01 [收藏]
    摘要：以環(huán)氧乳液為基料，聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇(APP/MEL/PER)為防火助劑研制了超薄膨脹型鋼結構防火涂料。通過(guò)調整環(huán)氧乳液/固化劑比例改變涂層的性能，研...
    關(guān)鍵詞：性能 影響 涂料 防火
        摘要：以環(huán)氧乳液為基料，聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇(APP/MEL/PER)為防火助劑研制了超薄膨脹型鋼結構防火涂料。通過(guò)調整環(huán)氧乳液/固化劑比例改變涂層的性能，研究了固化劑用量對涂料防火性能的影響。通過(guò)熱分析討論了防火助劑和環(huán)氧涂膜的分解過(guò)程及協(xié)同作用。結果表明，固化劑占環(huán)氧乳液含量15%～20%時(shí)，涂層的力學(xué)性能和防火性能均較好。

        關(guān)鍵詞：鋼結構；膨脹型防火涂料；環(huán)氧乳液；固化劑

        0.引言

        為了提高鋼結構的防火性能，在其表面涂覆防火涂料是一種常用的方法[1]。膨脹型防火涂料作用高效、施工簡(jiǎn)便，應用最為廣泛。在常溫下膨脹型防火涂料和其他涂層一樣，主要起到保護基材的作用，在受熱燃燒時(shí)，涂層中的防火助劑發(fā)生協(xié)同效應，整個(gè)涂層膨脹炭化，生成致密、穩定、熱導率很低的炭化層，起到隔熱吸熱、保護基材的作用[2]。其中的基料樹(shù)脂一方面將涂料中各組分粘結在一起，一方面在涂層受熱時(shí)分解炭化成骨架的一部分[3]。鑒于目前對環(huán)保的要求，防火涂料正逐漸選用高分子乳液作為基料樹(shù)脂，環(huán)氧乳液是一種綜合性能優(yōu)良的雙組分固化型乳液[4]，與其他基料樹(shù)脂相比，環(huán)氧乳液有3個(gè)優(yōu)勢：(1)所含的醚鍵、環(huán)氧基等結構使得它與鋼板基材、涂層中其他組分可較好粘結[5]；(2)交聯(lián)結構使得涂層致密，在受熱炭化時(shí)可以保證炭化層有足夠的強度；(3)選擇適當的交聯(lián)固化劑，環(huán)氧乳液可以常溫成膜，便于施工[6]。環(huán)氧涂層的交聯(lián)度很大程度上決定了基料樹(shù)脂的性能[7]，而基料樹(shù)脂的性能對涂層的防火性能又有直接影響，因此探究交聯(lián)度和基料樹(shù)脂、涂層防火性能之間的關(guān)系顯得至為重要，控制交聯(lián)度成為環(huán)氧乳液應用于防火涂料中的一個(gè)關(guān)鍵。關(guān)于交聯(lián)的表征，有文獻指出[8]，交聯(lián)型涂膜中的線(xiàn)性結構可以溶于溶劑，而交聯(lián)部分有一定的溶脹性，這前后有質(zhì)量變化，可以通過(guò)溶劑萃取清漆涂膜中的線(xiàn)性部分，比較涂膜的交聯(lián)度。本文通過(guò)制備一系列的防火涂層和環(huán)氧清漆膜，通過(guò)燃燒測試、熱分析等研究了環(huán)氧涂膜的交聯(lián)度和防火性能之間的關(guān)系。

        1.實(shí)驗部分

        1.1原料

        環(huán)氧乳液(型號AB-EP-20)、固化劑(型號AB-HGA)：浙江安邦新材料發(fā)展有限公司；聚磷酸銨(APP)：DP>1000，山東壽光衛東化工有限公司；三聚氰胺(MEL)：工業(yè)級，山東世安化工有限公司；季戊四醇(PER)：工業(yè)級，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；二氧化鈦：金紅石型，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；高嶺土：CKT-1型，內蒙古三保高嶺土有限公司；成膜助劑：醇酯12，上海長(cháng)風(fēng)化工廠(chǎng)。

        1.2制備方法

        本文所采用的配方如下：(涂膜所含有效物質(zhì)量)環(huán)氧基料24%～27%，膨脹防火體系(聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇，比例：5∶3∶3)61%～63%，無(wú)機填料(高嶺土和二氧化鈦，比例7∶3)9%～9.4%，成膜助劑3%～3.6%，加55%～60%的蒸餾水稀釋配制涂料。涂料制備方法：首先按照配方稱(chēng)取防火助劑、無(wú)機填料，置于稱(chēng)量缸內，加入適量蒸餾水，用玻璃棒攪拌分散后，用高速攪拌機(轉速800r/min)分散20min，然后在三個(gè)輥研磨機上研磨2次。另外按配方稱(chēng)取環(huán)氧乳液、固化劑和成膜助劑醇酯12，在另一個(gè)稱(chēng)量缸中混合攪拌均勻后，倒入防火助劑分散體系，用高速攪拌機(轉速400r/min)攪拌15min，得到成品防火涂料，靜止后供涂層樣板涂刷使用。

        1.3表征與測試

        1.3.1樣板制備

        根據鋼結構防火涂料GB14907?2002的規定，鋼板(150mm×70mm×1mm)除銹，將制得的涂料涂刷于鋼板上，在常溫下放置自然晾干，待干燥后重復涂刷，直至涂層厚度達到(2±012)mm。涂刷好的樣板傾斜45°放置養護7天后，進(jìn)行防火性能測試。

        1.3.2測試與表征

        (1)防火性能測試：模擬鋼結構防火涂料GB14907?2002所規定的防火性能測試方法，將制得的樣板放置于煤氣噴燈上，調整煤氣噴燈高度，使得涂層充分暴露在外焰中，從煤氣噴燈點(diǎn)燃開(kāi)始計時(shí)，調整火焰使之平穩燃燒，測試鋼板背面的溫度采用熱電偶溫度計(型號Center305，臺灣群特公司)。(2)溶脹程度測試：按設定比例稱(chēng)取環(huán)氧乳液和固化劑，混合均勻，在平整玻璃板上涂刷，完全干燥后剝離樣品，常溫下，將樣品稱(chēng)質(zhì)量后放入苯中，放置1天后取出，完全擦干表面液體，稱(chēng)質(zhì)量，再置于烘箱內烘干，再次稱(chēng)質(zhì)量。溶脹質(zhì)量變化率計算方法：(浸泡干燥后稱(chēng)質(zhì)量值-原始稱(chēng)質(zhì)量值)/原始稱(chēng)質(zhì)量值(%)。(3)熱分析測試：環(huán)氧清漆按配方在玻璃板上涂刷成膜，剝離后測試；防火助劑樣品烘干至恒質(zhì)量后測試。①TGA測試：TA公司Q500，升溫速率20℃/min，溫度范圍0～600℃，氮氣氣氛保護，流速20mL/min；②DSC測試：PE公司Pyris1，升溫速率10℃/min，溫度范圍0～300℃，氮氣氣氛保護，流速20mL/min。

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