氯化镍与有机蒙脱土在环氧基膨胀型钢结构防火涂料中的协效作用

以有机蒙脱土(OMMT)和氯化镍(NiCl_(2))作为复配协效剂制备环氧基膨胀型钢结构防火涂料,通过锥形量热仪、热重分析仪(TG)、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)系统研究了复配协效剂在防火涂料中的防火和抑烟作用。结果表明:单独添加OMMT和NiCl_(2)均能有效增强环氧基膨胀型钢结构防火涂料的隔热性能并降低燃烧过程中的生烟量和热释放,将二者复配使用表现出更好的协效作用。当m(OMMT)∶m(NiCl_(2))=1∶1时,膨胀型钢结构防火涂料的峰值热释放速率、峰值生烟速率以及300℃背温时间分别为291.3 kW/m^(2)、0.039 m^(2)/s和1465 s。TG结果表明,OMMT和NiCl_(2)复配使用可以降低涂料的峰值分解温度和质量损失速率,使涂层在700℃时的残炭率高达24.8%。SEM和FT-IR结果表明,OMMT和NiCl_(2)复配使用有利于形成更多含磷交联结构进而提高膨胀炭层的致密性和连续性,达到较好的防火和抑烟作用。

环氧树脂/聚酰胺配比对膨胀型钢结构防火涂料防火和抑烟性能的影响

为了增强钢结构防火涂料的防火和抑烟性能,以环氧树脂(EP)/聚酰胺树脂(PA)体系作为成膜聚合物制备膨胀型钢结构防火涂料,通过锥形量热仪、烟密度仪、热重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等系统研究了EP/PA配比对膨胀型钢结构防火涂料防火和抑烟性能的影响。结果表明:钢结构防火涂料的防火和抑烟性能与EP/PA成膜聚合物体系的配比密切相关,m(EP)∶m(PA)=3∶2时所制备的涂层在燃烧过程中形成更多的含磷交联结构,表现出最佳的防火、抑烟和成炭效果,在800℃时的残炭率达到27.7%,最大比光密度低至172.4,其保护下钢板背温达到300℃所需时间为1570 s。

聚苯胺-碳化硅复合材料在膨胀型防火涂料中的应用

膨胀型防火涂料在阻隔基材迅速升温方面具有明显效果。试验合成了聚苯胺-碳化硅(PANI-SiC)复合材料,通过SEM、FTIR、XRD等手段分析了复合材料的形貌、组成和结构,考察了单组分膨胀型防火涂料乳液的种类及复合材料含量对涂层防火耐火性能的影响。结果表明:醋酸乙烯-乙烯(VAE)乳液相比于苯丙乳液和丙烯酸乳液可以更好地提升涂层的膨胀倍率和耐火性能。随着PANI-SiC含量的增加,涂层的膨胀倍率增加,背面温度降低,10%含量复合材料的防火涂层表现出优异的耐火性能。

不同膨胀型防火涂料烟毒性对比分析研究

为研究膨胀型防火涂料在火灾时的烟毒性特征,采用NBS烟密度实验箱对6种膨胀型防火涂料进行实验室尺度火灾模拟实验,结合傅立叶红外(FTIR)分析系统对烟气中8种气体进行采样分析,采用常规毒性指数(CIT_(G))定量评价烟气毒性。结果表明:膨胀型防火涂料受热后产生的烟气主要组分为CO_(2)、CO、NO_(x)和HCN;环氧树脂基膨胀型防火涂料的毒性较其他树脂基的涂料大很多,4 min和8 min时NO_(x)气体质量浓度分别为108.43 mg·m^(-3)和136.47 mg·m^(-3),均大于基准浓度38 mg·m^(-3),8 min时的CITG值达到0.377。FITR气体分析方法可实现在线、多组分气体快速分析,但气体含量在检出限附近时干扰和误差较大。

流变助剂对膨胀型钢结构防火涂料性能的影响

以溶剂型丙烯酸树脂及氯化石蜡为基料,多聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺为膨胀体系,通过不同温度下炭层质量保持率、炭层强度、膨胀倍数、炭层形貌、耐火时间等考察了不同类型的流变助剂对防火涂料性能的影响。结果表明:流变助剂对膨胀型钢结构防火涂料性能的影响非常大。聚酰胺蜡、水合硅酸镁类流变助剂对体系的炭层强度、膨胀倍数、耐火性能等基本无影响;改性水合硅酸镁可以提高防火涂料的耐火时间和炭层强度;亲水气相二氧化硅会导致炭层膨胀倍数和耐火时间增加,同时会降低炭层强度,导致炭层易脱落;疏水二氧化硅、改性蒙脱石类流变助剂会抑制膨胀发泡、提高炭层强度,同时会大幅度降低耐火时间。分析探讨了不同类型流变助剂对防火涂料的性能影响的机理。不同流变助剂在高温膨胀发泡过程中主要影响体系的熔融黏度和膨胀倍数,从而影响防火涂料的综合性能。

建筑钢结构用膨胀型防火涂料的选择及涂装技术

为探讨建筑钢结构用膨胀型防火涂料的选择及涂装施工技术,文章采用理论结合实践的方法,立足膨胀型防火涂料的主要性能,分析了钢结构用膨胀型防火涂料的应用范围,以及膨胀型防火涂料的选择原则,并提出膨胀型防火涂料涂装施工技术的应用要点。

硅酸铝在膨胀型钢结构防火涂料中的应用研究

研究了硅酸铝作为无机增强材料对膨胀型钢结构防火涂料基本性能和防火性能的影响。根据GB 14907-2018《钢结构防火涂料》的要求测试涂层的基本理化性能,采用模拟大板法测试不同硅酸铝添加量涂层的耐火性能,通过X射线衍射(XRD)仪、同步热分析仪(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)分析硅酸铝对涂层耐火性能的影响。结果表明,加入硅酸铝后的膨胀炭层中生成了具有高熔点和黏结作用的Al(PO_(3))_(3),当硅酸铝加入量为20%时,涂层耐火性能最佳,此时耐火温度仅为284.9℃,膨胀炭层孔隙大小和连续性最好,稳定性最强。

膨胀型钢结构防火涂料的制备及性能

为提高涂料的耐火性能以更好地保护钢结构,以水性环氧乳液和固化剂作为基料,聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)-三聚氰胺(MEL)作为阻燃体系,可膨胀石墨(EG)作为阻燃助剂,粉煤灰漂珠与纳米TiO2作为填料,研制了一种膨胀型钢结构防火涂料。考察了各组分用量对涂料性能的影响,采用扫描电镜(SEM)对防火涂层燃烧前后的微观结构进行了表征,并分析了涂层厚度对耐火时间的影响。结果表明:水性环氧乳液、固化剂和EG的最佳用量分别为20.0%、4.0%和4.5%,纳米TiO2与粉煤灰漂珠的最佳质量比为1∶1。当APP、MEL和PER的质量分数分别为28.0%、18.0%和18.0%时,涂料的耐火时间最长。发生燃烧之后的“蠕虫”形EG会与基料树脂发生膨胀并与无机层粘合形成无机保护层,膨胀体系相互发生反应,粉煤灰漂珠均匀完整地附着在基材表面,使之具有良好的隔热性能。所制备的防火涂料的最佳涂覆厚度为1.9 mm,耐火时间为107 min。

无卤阻燃高残炭环氧树脂对环氧膨胀型防火涂料的性能影响研究

通过在涂层体系中用无卤阻燃高残炭环氧树脂(EP-DOPO)替代普通环氧树脂(EP)的方法,确定了无卤阻燃高残炭环氧树脂在环氧膨胀型防火涂料中的作用,并明确最佳用量。分别添加不同比例的无卤阻燃高残炭环氧树脂,研究这种情况下环氧膨胀型防火涂料各项性能及膨胀炭层的结构。结果表明:无卤阻燃高残炭环氧树脂可明显改善环氧膨胀型防火涂料的烟密度、炭层结构,同时可以明显提高发泡炭层的柔韧性及致密性,EP-DOPO/EP为40/60时涂层综合性能达最优。

水性环氧树脂膨胀型防火涂料的制备及性能研究

研究了水性环氧树脂膨胀型防火涂料配方中各组分及其添加量(质量分数/%)对涂层防火性能的影响;对膨胀型阻燃剂(IFR):聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)进行了正交试验并对膨胀石墨(EG)进行了单因素变量实验。采用TG-DTG、DSC和FT-IR等手段分析研究了防火涂料的热稳定性及燃烧后的炭层组分,得到优化的防火涂料配方。结果表明,选用水性环氧树脂复配(m(E51)∶m(E20)=3∶2)为成膜物质,膨胀型阻燃剂和膨胀石墨的添加量分别为ω(APP)=26%、ω(MEL)=12%、ω(PER)=10%、ω(EG)=4%时涂层的极限耐火时间可达到31.7 min,膨胀倍率11.7倍,膨胀炭层完整、致密;防火涂料最大分解速率对应的温度为331.4℃,膨胀型阻燃剂在200~350℃间完成分解,800℃时残碳量为49.9%,主要由聚芳环、磷酸酯类有机化合物及焦磷酸钛等无机物构成。添加钛白、氢氧化镁及矿物纤维能有效提高涂层的防火性能和膨胀炭层的强度。

阻燃剂对水性钢结构防火涂料性能的影响

[目的]为实现碳达峰、碳中和目标,水性涂料的需求日益增加。应用于石化领域的防火涂料更有耐特种火的性能要求。[方法]研制了一种基于乙酸乙烯酯乳液的水性膨胀型钢结构防火涂料,通过热重分析,以及阻燃性、烟密度和耐特种火性能测试,考察了分别以二苯基磷酸乙酯、苯基磷酰氨酸二苯基酯和(4-乙酰基苯基)-磷酸二乙酯作为阻燃剂对其性能的影响。[结果]综合残炭量、热分解温度、氧指数、UL94标准水平/垂直测试结果、烟密度、钢结构升温曲线等指标,采用苯基磷酰氨酸二苯基酯的水性钢结构防火涂料具有最长的点燃时间、最低的燃烧速率、最小的烟密度和最低的最终升温,综合性能最佳。[结论]该涂料满足GB 14907-2018《钢结构防火涂料》标准对室内防火涂料的全部性能要求,配套水性聚氨酯面漆后也可通过全部室外防火涂料测试,可望用于石化领域。

氮化硼负载MOF纳米复合物的制备及其对水性膨胀型防火涂料的性能影响

为了提高常规膨胀型防火涂料的综合性能,在球磨剥离的氮化硼纳米片(S-BN)表面通过溶液合成法负载金属有机框架(MOF),制备了氮化硼负载2-甲基咪唑锌MOF(ZIF-8)纳米复合物(S-BN@ZIF-8),并采用红外光谱分析、扫描电子显微镜表征了其结构。同时将S-BN@ZIF-8作为协效阻燃剂应用于钢结构水性膨胀型防火涂料中,通过模拟大板燃烧测试、热失重分析、炭层形貌分析、耐水性测试,研究S-BN@ZIF-8协效阻燃剂对防火涂料性能的影响。与其他样品相比,加入质量分数5%S-BN@ZIF-8的涂料样品在防火测试中表现出了最低的背温,且在防水测试中表现出最低的质量损失率。研究表明S-BN@ZIF-8能在涂料中分散均匀,并且能有效提升涂料的防火和防水性能。ZIF-8的催化成碳作用有利于早期炭层的形成,片层氮化硼能有效阻隔涂料与氧气的接触,从而抑制热量的释放。S-BN@ZIF-8产生的“迷宫效应”延长了水分进入涂料的路径。进而提升了涂料的耐水性能。本研究制备的杂化阻燃剂为纳米材料的改性提供了新策略,扩大了其运用。

重复受热条件下木材防火涂料有效性研究

针对P-N-C防火阻燃体系的氨基树脂涂料,为探究以表面涂覆法进行阻燃处理后所受热辐射强度对木材防火涂料性能的影响,采用锥形量热仪与同步热分析仪开展试验,提出炭层二次加热法,有效检验了不同火灾情况下防火涂料的阻燃性能,并以热重分析技术检验结论的可靠性。通过涂料的热重分析、涂覆试样的二次辐射加热数据分析得出,涂料在575~750℃温度范围内完全炭化,进入相对稳定阶段。对比分析此温度范围对应的35 kW/m2辐射强度下,涂覆试样二次加热的引燃时间、热释放速率、总产烟量、火灾增长指数等参数,得出此条件下膨胀炭层的阻燃性能最佳。

钢结构用膨胀型防火涂料的最新进展

膨胀型防火涂料在暴露于火焰时会膨胀形成保护炭层,有助于限制钢的温升以显著延长其失效时间,防止倒塌。近年来,基于可再生生物基材料、环保材料、一体化膨胀、纳米技术、协效剂和微纳米结构涂层等先进的防火体系被开发出来,为持久性长、释放热量低、烟雾少、有毒气体少、环保、多功能防火涂料的开发提供了潜在的解决方案。简要介绍了新的膨胀型阻燃剂基防火涂料,着重介绍了新膨胀防火涂料用协效剂,并进一步探讨了涂料的防火机理及发展方向。

非膨胀型防火涂料的力学和耐火性能试验研究

隔热材料的组成对非膨胀型防火涂料的界面粘结性能、耐火性能和强度影响显著。通过正交试验研究了4种隔热材料(膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、海泡石和空心漂珠)的不同掺量组合对水泥基防火涂层的力学性能和耐火性能的影响。综合考虑防火涂料的抗压强度、粘结强度和耐火时间,最佳水平组合为:膨胀蛭石20 g+膨胀珍珠岩15 g+海泡石5 g+空心漂珠15 g。在此基础上研究了聚乙烯醇(PVA)纤维对涂料抗折性能的影响和作用机理。当PVA纤维长度为12 mm,掺量为胶凝材料质量的1.5%时,掺PVA纤维涂层的抗折强度比无PVA纤维涂层提升了36.7%。

非膨胀型钢结构防火涂料在我国石化行业应用中常见的涂层缺陷

我国已建、在建石化项目中大量使用非膨胀型钢结构防火涂料作为钢结构防火保护材料,其有耐火时间长、工程造价低的优点,但同时短期服役即暴露出粘结强度、机械性能、耐腐蚀、耐化学品性、涂层下的腐蚀等多方面的问题。以图片形式展示了我国石化行业常见的非膨胀型防火涂层的缺陷,并结合国外非膨施工工法和产品特点,提出了提高非膨胀型防火涂料干密度、避免应用在装置钢结构区、必须配套面漆、采用焊接销钉替代胶水粘钉等提升非膨防火涂层耐久性的建议。

钢结构膨胀型防火涂料的现状及发展趋势

介绍了建筑钢结构的耐火特性与测试方法,概述了防火涂料的作用机理及其等效热阻,结合基础理论与工程实践,分析总结了市场上各类膨胀型钢结构防火涂料的优点与局限性,结合涂装施工的便利性、成本与周期等因素,对双组分膨胀型防火涂料在建筑钢结构行业的发展趋势进行探讨。

钢结构用膨胀型防火涂料的选择及涂装施工技术

钢结构建筑已经逐步成为国内建筑类型的主要发展方向,但由于钢结构耐火性能差,合理选择防火涂料并正确涂装至关重要。该文对钢结构用膨胀型防火涂料的类型及选择的注意事项进行了介绍,并重点阐述了不同类型钢结构用防火涂料的涂装技术。

钢结构非膨胀型防火涂料开裂、空鼓机理研究及防治

钢结构非膨胀型防火涂料,由于厚度较厚,在施工中常出现开裂、空鼓等质量问题,论文通过对质量问题发生的机理研究,分析造成质量问题发生的主要原因,有针对性地采取控制措施,总结质量控制要点、应用的实际施工,有效控制开裂、空鼓质量缺陷的发生。

水性膨胀型钢结构防火涂料的制备及性能研究

以醋酸乙烯、叔碳酸乙烯酯聚合而成的混合液为基体,采用物理膨胀和化学膨胀相结合的阻燃膨胀体系,可膨胀石墨(EG)为物理膨胀体系,水性阻燃剂为化学膨胀体系,来制备水性膨胀型钢结构防火涂料。探究了乳液与阻燃剂之间的配比、EG的添加量对水性防火涂料防火性能的影响。结果表明,当乳液含量在20%(质量分数,后同)、阻燃剂含量在40%、EG含量在1.5%时,制备的水性膨胀型防火涂料涂层受热后膨胀效果显著,强度高,附着力好,耐火极限为63 min,满足GB 14907—2018对钢结构的防火要求。