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。

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。

膨胀型钢结构防火涂料的研究进展

以P-C-N(聚磷酸铵APP、季戊四醇PER、三聚氰胺MEL组成)为膨胀体系的钢结构防火涂料应用广泛,但普遍存在耐水性差、防火抑烟效果达不到预期等问题。以P-C-N膨胀体系的优化及发展为主线,梳理和总结了膨胀型钢结构防火涂料相关研究。发现通过对膨胀体系中亲水性组分的改性来优化P-C-N膨胀体系、在防火涂料中添加碳材料、过渡金属化合物等填料,可协同提高防火涂料性能并取得了较好的效果。然而,这些研究仍未能很好地解决防火涂料环境耐久性及高效防火的发展要求,因此开发新的膨胀体系已成为当前研究的需求与热点。

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。

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。

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。

普通非膨胀型钢结构防火涂料涂装质量主要影响因素和综合应对方案探究

涂覆非膨胀型防火涂料是钢结构建筑中常用的防火保护方式,但在施工过程中常常受到多种因素的影响,导致涂装质量存在缺陷,从而造成安全隐患。为了有效保证非膨胀型钢结构防火涂料的涂装质量,本文对施工全过程中的主要影响因素进行了分析,并详细说明了各施工环节的管控要点。同时,本文还探讨了当前未受重视的问题,如节点涂装和施工缝等,并提出了根据工程结构特点和现场环境条件采取针对性施工措施的建议,以形成整体性综合应对方案,从而保证涂装质量。

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。

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。

膨胀型钢结构防火/防腐涂料体系高温界面结合特性研究

膨胀型防火/防腐涂料体系及其与基材的高温界面结合特性,是影响其实际应用中防火性能的关键因素。利用附着力测试、扫描电子显微镜(SEM)、高温影像仪和小型耐火试验炉对商用防火涂料在不同体系下的高温界面特性进行了系统研究。结果表明:水性膨胀型钢结构防火涂料JSP在特定体系下表现出了明显的高温界面不相容缺陷并导致耐火失效,其耐火极限下降约42%;水性膨胀型钢结构防火涂料SSP在各体系中表现了良好的高温界面相容性,不同体系耐火极限保持在50~60 min。结合高温影像分析,2种防火涂料在高温下的膨胀形式与膨胀后界面结合面积大小显著影响了其高温界面相容性。

纤维改性水性膨胀型钢结构防火涂料

以VAE乳液为主要成膜物质,以高铝纤维和高硅氧纤维为增强隔热材料,以聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)、氢氧化铝(Al(OH)_(3))、硼酸锌(2ZnO·3B_(2)O_(3)·3.5H_(2)O)为多元阻燃体系,制备了一种水性膨胀型钢结构防火涂料。研究了乳液种类、阻燃体系之间的质量之比、纤维种类及比例对涂料耐火性能的影响。结果表明,以低软化点的VAE乳液为基料,当APP、MEL、PER、Al(OH)_(3)、2ZnO·3B_(2)O_(3)·3.5H_(2)O的质量比为25∶12∶10∶2∶1,高铝纤维、高硅氧纤维的质量比为1:1时,所制备的防火涂料耐火时间最长为1.65 h。其中高铝纤维可以有效延长耐火时间,高硅氧纤维可以有效防止炭层出现裂纹。

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。

无卤阻燃剂在膨胀型钢结构防火涂料中的应用现状及发展方向

主要从膨胀型钢结构防火涂料的角度介绍无卤阻燃剂的应用现状,指出在当下环保的高标准、严要求下,无卤和绿色环境友好型阻燃剂是未来发展的趋势和主流。目前在膨胀型钢结构防火涂料的实际应用中,在提高无卤阻燃剂阻燃效果的同时,也要考虑其本身的耐水性等性能,无卤阻燃剂的协同复合和对其进行表面改性处理、包覆等是比较有效的技术方案。

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。

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。

高温下非膨胀型防火涂料粘结剂热膨胀性能

为了研究防火涂料粘结剂在高温下的体积变化规律,通过X射线荧光光谱仪分析不同粘结剂化学成份,从化学组成上分析粘结剂的耐火性能。采用加热方法,拍摄在加热条件下粘结剂的图像,再利用图像软件,选取高温条件下粘结剂的图像边界,统计图像像素,计算高温条件下图像的面积膨胀倍率,绘制粘结剂温度-面积收缩率变化图,得到高温条件下粘结剂的膨胀规律。

钢结构防火粉末涂料的研制及性能研究

研究了不同阻燃体系的阻燃防火效果,确定以环氧聚酯体系添加复合膨胀型阻燃体系(酸源、气源、炭源),并辅以阻燃助剂及功能性填料,系统研究了各组分不同配比、类型及含量等对涂层防火隔热、阻燃效果的影响,得到了适用于钢结构基材的膨胀型防火粉末涂料产品。