丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的研制 王華進 趙薇 王丹（海洋化工研究院，青島266071） 劉海濤 薄麗潔（青島市公安消防局266000） 摘要：采用丙烯酸本體雜化乳液作為成膜物，配合防火涂料傳統的膨脹阻燃體系，以聚磷酸銨為脫水成炭催化劑、季戊四醇為成炭劑、三聚氰胺為發泡劑，制備了一種丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料，用垂直燃燒法和錐形量熱儀法對其防火阻燃性能和作用過程中的生煙情況進行測試，并與溶劑型超薄鋼結構防火涂料作了比較。 關鍵詞：丙烯酸本體雜化乳液；防火涂料；鋼結構 中圖分類號：TQ 637.8文獻標識碼：A文章編號：1009-1696（2008） 0引言 目前國內鋼結構建筑防火中大量應用超薄型鋼結構防火涂料，該類涂料絕大部分為溶劑型［1］。溶劑型防火涂料存在生產施工過程中釋放大量有機溶劑，對周圍環境和生產施工人員造成傷害，燃燒時釋放大量有毒氣體等問題。國外對水性鋼結構防火涂料的研究起步較早，已有商業化產品得到廣泛應用。 國內目前生產的水性超薄型鋼結構防火涂料多以傳統乳液為成膜物，如苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液等［2-4］。這類成膜物制備的水性超薄型鋼結構防火涂料存在發泡較慢且不均勻、發泡持續時間短、泡層不致密、炭化層厚度較低、炭化不徹底等缺點，故防火隔熱效果不夠理想。與溶劑型防火涂料相比，在防火隔熱效果、附著力、裝飾性及耐水性方面有較大差距，在很多領域不能代替溶劑型超薄鋼結構防火涂料的使用。因此我們采用新型的丙烯酸本體雜化乳液作為成膜物，制備了一種高性能的超薄型鋼結構防火涂料。 1實驗部分 1.1原料 聚磷酸銨（APP），化學純，山東齊河化工廠；季戊四醇（PER），湖北宜化化學有限公司；三聚氰胺（MEL），山東海化集團公司；金紅石型鈦白粉，進口；溶劑（200#汽油），青島永安化工有限公司；丙烯酸本體雜化乳液，自制；助劑，進口。 1.2丙烯酸本體雜化乳液的制備 將溶劑型丙烯酸樹脂溶解在丙烯酸單體中，經預乳化至微乳（平均粒徑500 nm），再采用乳液聚合工藝制得穩定的丙烯酸本體雜化乳液。 1.3丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的制備 采用膨脹型防火涂料傳統的膨脹阻燃體系：以聚磷酸銨為脫水成炭催化劑、季戊四醇為成炭劑、三聚氰胺為發泡劑。在容器中依次加入脫水成炭催化劑、成炭劑、發泡劑、無機填料和水，攪拌均勻得到漿料。漿料經三輥研磨2次后，加入丙烯酸本體雜化乳液，以200~400 r/min的轉速攪拌30 min，加入助劑混合均勻得到防火涂料。 1.4測試與分析 按GB 14907—2002的規定，鋼板（150 mm×70 mm×1 mm）除銹后，在上面涂刷涂料，并將鋼板傾斜45°放置，24 h后再次涂刷。重復涂刷至涂層厚度達（2±0.2）mm，自然養護10 d，進行理化性能測試。 （1）垂直燃燒法 本實驗采用酒精噴燈垂直燃燒法檢測防火涂料的防火性能。分別在鋼板（150 mm×70 mm×1 mm）上涂刷丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料和溶劑型超薄鋼結構防火涂料SCM-3（海洋化工研究院生產），涂層厚度1 mm。將防火涂料樣板涂層面向下，垂直置于酒精噴燈上方10 cm處，進行防火性能測試。 （2）錐形量熱儀法 分別將丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料和溶劑型超薄鋼結構防火涂料SCM-3（海洋化工研究院生產）制成100 mm×100 mm×5 mm的片狀試樣。采用FTT Dual cone型錐形量熱儀進行防火性能測試，輻射能量為35 kW/m2，不使用試件護罩和金屬網格。 2結果與討論 2.1理化性能測試結果 丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的理化性能測試結果見表1。
2.2防火性能 通過垂直燃燒法對丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料和溶劑型超薄鋼結構防火涂料SCM-3進行防火性能的測試。表2為2塊樣板置于燃燒環境30 min后的防火性能比較。2種防火涂料都形成了均勻致密的隔熱炭層，丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的膨脹倍數達27倍（圖1），與SCM-3相比有較大提高。測量2塊樣板的背溫發現，丙烯酸本體雜化乳液超薄型防火涂料的炭層具有更好的隔熱效果。
通過錐形量熱儀法評價防火涂料的燃燒性和阻燃性，其主要評價指標包括：材料的點燃時間、燃燒時釋放的熱量、釋熱速率、生煙情況等［5，6］。表3列出了溶劑型丙烯酸超薄鋼結構防火涂料與丙烯酸雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料各種燃燒參數的實驗結果。
由表3的數據可以看出：與溶劑型超薄鋼結構防火涂料相比，丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的點燃時間延長了41%，熱釋放速率的平均值提高了38%。這說明丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料具有更好的防火阻燃效果。同時丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的總產煙量下降了70%，總釋煙量下降了69%，大大減少了防火涂料在作用過程中產生和釋放的煙氣量。 3結語 以丙烯酸本體雜化乳液作為成膜物，配合防火涂料傳統的膨脹阻燃體系制備出的超薄型鋼結構防火涂料，其技術性能符合超薄型鋼結構防火涂料的性能要求，VOC含量小于100 g/L。其防火隔熱性能與溶劑型超薄鋼結構防火涂料相當甚至更高，而且與溶劑型超王華進，等：丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的研制薄鋼結構防火涂料相比，大大降低了防火涂料在作用過程中產生和釋放的煙氣量，提高了防火涂料的使用安全性。 參考文獻 1 秦秀蘭，莫英.膨脹型鋼結構防火涂料的發展現狀與展望［J］.材料保護，2006，39（8）：55-58 2王國建.張小翠，汪新民.乳液型膨脹防火涂料的研究（I）——樹脂基料對防火涂料性能的影響［J］.建筑材料學報，1999，2（1）：57-63 3王國建，張小翠.汪新民.乳液型膨脹防火涂料的研究（Ⅱ）——防火助劑對涂料防火性能的影響［J］.建筑材料學報，1999，2（2）：142-146 4王國建，張小翠，汪新民.乳液型膨脹防火涂料的研究（Ⅲ）——影響涂料防火性能的其它因素［J］.建筑材料學報，1999，2（3）：245-248 5 Babrauskas V．Fire and Materials，1984，8（2）：81-94 6 Huggett C．Fire and Materials，1980，4（2）：61-65 環氧樹脂 - www.ytfilter.com -(責任編輯：admin) |
