稀土永磁体表面可膨胀涂层的制备及性能研究

开发了一种膨胀型涂料,将其喷涂于钕铁硼基体表面制得涂覆可膨胀涂层的磁钢,在一定条件下加热膨胀。利用SEM分析了膨胀前后涂层的表面和断面形貌,测试了涂层膨胀前后的粗糙度、膨胀后耐蚀性和耐温性,研究了自由膨胀率和高温推力的影响因素。结果表明,当涂层为150μm,膨胀条件为200℃保温30 min时,自由膨胀率高达258%,且当涂层厚度/发泡间隙比为1~2时,高温推力在0.6~0.8 MPa范围内,膨胀后涂层具有良好的耐蚀性和耐温性。

膨胀型防火涂层“新-老”涂层体系的热阻

在既有老化涂层上涂覆新涂层形成“新-老”复合涂层体系,复合涂层的热阻并非既有涂层热阻与补涂涂层热阻的简单叠加.基于隔热性能试验的温度测量结果,计算复合涂层体系的等效热阻常数,通过对不同试件等效热阻常数的对比分析,考察补涂涂层对既有涂层和复合涂层热阻的影响规律.结果表明:既有涂层热阻随补涂涂层厚度增加而降低,当补涂涂层厚度大于1.0 mm时,既有涂层热阻的贡献率不超过20%,计算复合涂层热阻时可忽略不计;当补涂涂层厚度较薄(0.5 mm)且既有涂层老化时间较短(≤21循环),或既有涂层有面漆时,建议考虑既有涂层热阻的贡献(贡献率>20%).当补涂涂层与既有涂层类型不同时,复合涂层体系的热阻更大,隔热性能更好.

膨胀型钢结构防火涂层隔热性能的研究进展

隔热性能的准确量化是防火涂层厚度设计的关键。膨胀型钢结构防火涂层的隔热性能在高温下受升温速率的影响,投入使用后其隔热性能会发生退化,这些特点给膨胀型钢结构防火涂层的厚度设计提出了挑战。总结了膨胀型钢结构防火涂层隔热性能的定量表征方法,分析了隔热性能的影响因素以及这些因素的作用机理和规律,提出了膨胀型钢结构防火涂层厚度设计涉及的关键科学问题及解决方法。

水性膨胀型钢结构防火涂料研究进展

综述了近年来水性膨胀型钢结构防火涂料的研究进展,分析了其隔热机理,介绍了经典膨胀阻燃体系、新型协同阻燃体系和耐水性改善措施,阐述了丙烯酸树脂、环氧树脂、水性聚氨酯和有机硅等常用的成膜物质及其改性技术,并对颜填料和纳米材料的阻燃增效作用进行了详细探讨。最后,对水性膨胀型钢结构防火涂料未来的研究方向进行了展望。

不同火灾下膨胀型钢结构防火涂层的隔热性能

基于36个试件在标准火与大空间火下的隔热性能测试,计算膨胀型钢结构防火涂层的等效导热系数,研究升温条件对防火涂层隔热性能的影响规律及机理.结果表明,防火涂层是否反应完整取决于火场的最高温度,升温速率影响膨胀-固化阶段防火涂层的发泡程度;升温历史不同,防火涂层的膨胀倍率和炭化层泡孔结构不同,最终表现为防火涂层隔热性能的差异.防火涂层在标准火下的隔热性能优于大空间火下的隔热性能,两者的等效导热系数代表值λr最大差异为65%.升温速率越快,火场最高温度越高,防火涂层的等效导热系数值越低,隔热性能越好,因此,用标准火下防火涂层隔热性能的检测结果来指导大空间火下防火涂层的设计是不安全的.大空间火下防火涂层等效导热系数随升温条件变化的程度还要受涂层厚度的影响,随涂层厚度增加,不同工况下的防火涂层等效导热系数差异程度减小.

面漆对膨胀型防火涂层隔热性能的影响

分别对有无面漆的膨胀型防火涂层保护的钢板试件进行了火灾试验,并对有无面漆的膨胀型防火涂层的膨胀率和等效导热系数进行了对比分析.将钢构件温度为400~600℃时涂层导热系数的平均值作为等效导热系数,并用之来评价有无面漆的膨胀型防火涂层的隔热性能.结果表明:面漆使膨胀型防火涂层的膨胀率降低了30%左右;无论有无面漆,膨胀型防火涂层的等效导热系数都与涂层干膜厚度呈线性关系,有面漆的膨胀型防火涂层等效导热系数比相同厚度的无面漆膨胀型防火涂层等效导热系数增大了30%~70%.

面漆对湿热环境下膨胀型防火涂层隔热性能的影响

通过105个试件的湿热老化试验和隔热性能试验,研究了2种面漆对膨胀型钢结构防火涂层耐湿热老化性能和隔热性能的影响.结果表明:在经过84次湿热老化循环后,无面漆试件等效导热常数比未老化试件增大131%,涂有2层E型和A型面漆试件的等效导热常数分别比未老化试件增大42%和21%,面漆降低了湿热环境对膨胀型钢结构防火涂层导热系数的影响,涂层隔热性能提高;面漆抑制了涂层膨胀,膨胀层隔热性能降低;当老化时间较短时,面漆对涂层膨胀的抑制作用大于其对涂层耐老化性能的提高,总体上降低了涂层的隔热性能;随着老化时间的延长,面漆的正向作用逐渐显现;膨胀型钢结构防火涂层的隔热性能随面漆厚度的增加而增大.

升温机制对膨胀型防火涂层隔热性能的影响

对水溶性(W型)和溶剂型(S型)这2种膨胀型钢结构防火涂层在ISO 834标准火及3条非标准火升温曲线下的隔热性能进行了试验研究,其中3条非标准火曲线的升温速率及最高温度均低于标准火.试验结束后对不同升温机制下防火涂层的膨胀倍率和膨胀层的泡孔结构进行定性对比分析,并根据隔热性能试验中温度的测量结果计算防火涂层的等效导热系数,用以对不同升温机制下防火涂层的隔热性能进行定量分析.分析结果表明:升温速率影响膨胀-固化阶段气体的逸出率,进而对防火涂层的膨胀倍率产生影响;升温速率不同,发泡剂分解释放气体的时间与熔融态涂层黏滞性的匹配度不同,炭层的泡孔尺寸不同;膨胀倍率越大,泡孔尺寸越小,炭层的隔热性能越好;与标准火下防火涂层的等效导热系数相比,非标准火下防火涂层的等效导热系数均有不同程度的提高,最大差异为65%(W型)和35%(S型);用标准火下膨胀型防火涂层隔热性能的检测结果来指导非标准火(火场温度和升温速率均比标准火低)下防火涂层的设计将导致不安全的结果.

膨胀型钢结构防火涂层耐湿热性能的理论分析与机理研究

为考察膨胀型钢结构防火涂层的湿热老化机理及在湿热环境下防火涂层防火隔热性能随使用时间的变化规律,对隔热性能试验的试验结果进行了计算和总结,并通过傅里叶红外光谱检测和炭化层结构的扫描电镜对U型、A型这2种膨胀型钢结构防火涂料进行了湿热老化机理分析.结果表明:涂层发生老化是由于涂层内的亲水性物质向涂层表面迁移和析出;U型、A型这2种涂层的等效导热系数随老化时间延长总体上均呈现出增大的趋势,且增幅与涂料的基体树脂和阻燃体系的组分有关;经过42次湿热老化循环后,U型涂层等效导热系数增加了50%以上,A型涂层等效导热系数的增幅超过了100%,而厚度不同的A型涂层其等效导热系数的变化规律有所区别.

大空间火下膨胀型防火涂层隔热性能试验研究

对应3种不同类型的大空间建筑火灾场景,选取3种典型升温条件进行36个试件的隔热性能试验。根据试验测量结果计算膨胀型钢结构防火涂层的等效导热系数,研究大空间火下涂层的膨胀特点及隔热性能,结合热重分析试验结果考察升温速率对涂层隔热性能的影响。结果表明:不同类型大空间建筑发生火灾时火场的最高温度及升温速率不同,导致涂层的膨胀倍率及炭化层泡孔结构不同,最终表现为涂层隔热性能的差异。在作者所考察范围内,升温速率越快,火场温度越高,涂层的反应越充分,隔热性能越好。不同升温条件下涂层等效导热系数代表值$min的最大差异为48.8%。此外,膨胀型钢结构防火涂层等效导热系数随升温条件的变化程度受涂层厚度的影响,薄涂层对升温条件的变化敏感,厚涂层对升温条件的变化表现出"惰性"。

火灾下膨胀型钢结构防火涂层的破损及其对钢构件升温过程的影响

为考察火灾下膨胀型钢结构防火涂层破损模式与程度的影响因素和涂层破损对钢构件温升过程的影响,对钢构件表面涂覆防火涂层组成的试件进行隔热性能试验和标准耐火试验。试验过程中测量并记录钢构件温度,试验结束后统计分析涂层的破损情况。研究结果表明,火灾下膨胀型钢结构防火涂层的破损模式为开裂和界面剥离,涂层脱落发生在降温过程。无荷载板型和短柱试件涂层的破损模式为Ⅰ型细小裂纹和Ⅱ型小裂缝,钢基材截面最大温差与截面平均温度的比值分别小于2.2%和6.3%。轴压长柱试件涂层的破损模式为Ⅲ型与Ⅳ型大裂缝(基材为碳钢)和界面剥离(基材为不锈钢),截面最大温差超过截面平均温度的10%。当采用未加载小尺寸试件涂层隔热性能的检测结果指导足尺加载钢构件的抗火设计时,需对涂层的等效导热系数进行修正以考虑涂层开裂和界面剥离对钢构件温升过程的影响。

超薄膨胀型钢结构防火涂层的耐湿热性能

为考察超薄膨胀型钢结构防火涂层的防火隔热性能在某一特定环境下随使用时间的变化规律,对36个试件进行了人工加速老化试验和隔热性能试验.结果表明:高湿度环境下,涂层阻燃体系中的亲水性物质(如APP)会迁移到涂层表面而被溶解,使阻燃体系的组分和配比发生变化,导致高温下阻燃体系的膨胀受阻,从而影响到膨胀倍率和膨胀层内部结构,最终导致膨胀层等效导热系数变大;1,2 mm涂层试件的等效导热系数随老化时间总体上呈现出相同的变化规律,与0次循环试件相比,2,4次循环试件涂层的λ仅增大了1.0%左右,21次循环试件涂层的λ增大了30.0%,与21次循环试件相比,42次循环试件涂层的λ仅增大了3.0%左右,表明经过21次循环以后,涂层已达到一个稳定状态.

膨胀型钢结构防火涂层湿热老化规律研究

膨胀型钢结构防火涂层隔热性能的退化程度受涂料类型、环境条件、使用时间、涂层厚度等因素的影响.为考察上述因素对膨胀型防火涂层耐老化性能的影响,进行了3种工况(变化参数为老化环境及涂料类型)共计78个试件的湿热老化试验及隔热性能试验.结果表明:单组分溶剂型防火涂料在高温高湿环境下更易发生老化;增加涂层厚度可以延缓老化进程;随使用时间延长,涂层防火隔热性能下降,等效导热系数增大,涂层等效导热系数随使用时间变化的规律与涂料类型和环境条件有关.工况1中涂层在老化后期的等效导热系数变化很小,此时涂层与环境所构成的体系已达到一个稳定的平衡状态;工况2和工况3中涂层等效导热系数随时间呈现出递增趋势.

高分子复合材料用膨胀型阻燃涂层

论述高分子复合材料用膨胀型阻燃涂层的作用机理 。

磷氮阻燃剂/纯丙树脂光固化复合膨胀阻燃涂层制备及膨胀行为

目的制备一种新型磷氮类紫外光固化膨胀阻燃涂层,研究磷氮复合成分对阻燃性能及膨胀行为的影响。方法采用丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯为原料制备环氧侧基聚丙烯酸酯,进一步利用丙烯酸开环环氧制备光固化聚丙烯酸酯,并结合前期所合成的含磷单体磷杂环丙烯酸酯磷酸酯（PGMH）和含氮光固化单体三嗪基四丙烯酸酯（BDAETH）制备光固化膨胀阻燃涂层。通过热重法和红外光谱研究了PGMH对光固化聚丙烯酸酯固化膜热降解机理的影响。采用极限氧指数对涂层阻燃性能进行研究,设计并自制设备对涂层的膨胀行为进行监测。结果随着磷氮复合阻燃剂的添加,涂层在450∽480℃之间快速膨胀,其最大单向膨胀度可达14。膨胀碳层隔绝氧气,从而提升阻燃性能,将光固化聚丙烯酸酯的氧指数从19提升到28.5。结论磷氮复合阻燃剂的添加可有效赋予涂层在升温或燃烧过程中的膨胀特性,生成隔绝氧气的膨胀碳层,提高涂层的阻燃性能。

膨胀型防火涂层炭层有效导热系数的影响因素研究

通过向环氧树脂中添加聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)以及一种新型生物基阻燃剂茶皂素(TS),制备了环氧膨胀型防火涂层。为了定量表征膨胀型防火涂层膨胀炭层的有效导热系数,基于锥形量热仪燃烧实验,通过实时测量炭层内部和钢板背面的温度分布,研究了膨胀炭层的有效导热系数和炭层形貌。并利用数字图像处理技术对扫描电镜(SEM)下观察到的炭层微观形貌图片进行处理和分析,得到炭层内部的泡孔分布和孔隙率的变化情况。结果表明:涂层中茶皂素(气源)的添加量在4%时,隔热性能最佳,炭层的有效导热系数约为0.047 W/(m·K),所选取内部炭层的孔隙率约为20.87%。热辐射功率对炭层的有效导热系数也有显著影响。

环氧型膨胀防火涂层燃烧过程中的传热研究

制备了以氢氧化镁[Mg(OH)2)]及次磷酸铝(SAP-1)为协效阻燃剂的环氧型膨胀防火涂层,通过锥形量热仪对其燃烧及传热过程进行了研究,并分析协效阻燃剂对涂层内部温度场分布的影响。结果表明:样品内部距离样品上表面越远温度越低,样品的燃烧与其传热过程紧密相连并相互影响;相比Mg(OH)2协效制备的涂层,含SAP-1协效剂的防火涂层具有更好的绝热性能,在燃烧过程中热量更不容易向内部传递;协效阻燃剂的添加量对防火涂层的内部传热过程有很大影响。

膨胀型防火涂层膨胀尺寸非线性传热模型

膨胀型防火涂层在膨胀过程中孔隙存在的对流传热和辐射传热会降低涂层的防火性能。考虑到孔隙之间存在涂层分解产生的气体,因此通过理想气体状态方程,描述了涂层在不同升温条件下的膨胀行为。建立了以膨胀尺寸为输出项,并考虑孔隙对有效导热系数增强作用的有限元传热模型,探究不同厚度的涂层在不同升温环境下的防火性能。结果表明:膨胀尺寸模型能够较为准确地预测涂层在不同温度场下的膨胀行为,涂层最大膨胀率随干膜厚度增大而减小;基于膨胀尺寸和多孔有效导热系数的有限元传热模型模拟的钢管温度变化与试验结果吻合较好;膨胀型防火涂层在高升温速率环境中能够明显延缓钢管升温,并降低其最大受火温度;不同升温环境中,涂层的防火能力和厚度呈非线性变化。

膨胀型纺织品防火涂料的生态化改进

介绍了在现有的膨胀型防火涂料中,尝试使用环境友好型材料替代体系中的碳源材料,从而减少生产和使用过程中可能对环境造成的影响。叙述了改进的实验过程和改进后涂料的试用效果测试。

热升华转印纸涂层对其打印性能的影响

本研究主要探讨了微孔型涂层和膨胀型涂层对热升华转印纸的打印和转印性能的影响,优选了2种类型的涂层配方以获得最好的涂布热升华转印纸打印和转印性能。微孔型涂层以二氧化硅为颜料,比例为88份,胶黏剂选择聚乙烯醇。膨胀型涂层以二氧化硅为颜料,比例30份,胶黏剂采用羧甲基纤维素,比例为70份。2种涂层配方相比,微孔型涂层的热升华转印纸透气度高、平整性好、线条清晰度好、干燥速度快(45 s),适合硬质基材的转印;膨胀型涂层的热升华转印纸转印后总油墨色密度高10%,油墨消耗量少、成本低,适合织物的数码印刷。