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。

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。

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。

防火涂料的研究进展

防火涂料是近年来关注度较高、发展迅猛的特种功能涂料,被广泛应用在城市高楼、隧道和古建筑的保护等众多领域。从防火涂料的结构设计、性能改进以及标准化更新等角度出发,综述了钢结构防火涂料、饰面型防火涂料和隧道防火涂料近年来国内外的研究进展。简述了防火涂料的未来发展趋势,并对新一轮的技术革新提出构想。

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。

低甲醛脲醛树脂基钢结构防火涂料的制备

本试验制备了一种低甲醛脲醛树脂基膨胀型钢结构防火涂料,探究了脲醛树脂加入量对防火涂料性能的影响,并分析其耐火机理。结果表明,在甲醛与尿素低摩尔比(0.8∶1)时,加入0.1%过氧化氢,制备低甲醛脲醛树脂,甲醛含量符合GB 18582-2020规定;加入脲醛树脂对膨胀型钢结构防火涂料的基本性能无影响,对涂层发泡性能和耐火性能影响显著,当脲醛树脂加入量在6%~10%时,涂层发泡厚度在3 cm以上,钢板背面温度在300℃以下,最低为271.9℃;脲醛树脂发生热解,分子链断裂产生大量阻燃气体,形成致密碳层,起到气源、碳源的作用。

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。

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。

改性淀粉基碳氮硫硅环钢结构防火涂料的研究

本试验对淀粉进行改性,制备了改性淀粉基碳氮硫硅环保钢结构防火涂料,探究了改性淀粉加入量对涂料性能的影响,并对其进行阻燃机理分析。结果表明,改性淀粉的加入能显著增强涂层黏结性能,对其余基本性能无影响,符合GB 14907—2018的规定;改性淀粉能显著提高涂层发泡性能和耐火性能,改性淀粉加入量为2%~6%时,涂层发泡厚度大于3.0 cm,涂层背面温度小于183.6℃;改性淀粉在受热时形成熔融状态钠醚盐,具有较好传质传热作用,有利于气源物质同步气化,与碳源炭化协调一致,改性淀粉在289.1℃左右时开始分解,相变结束后残碳量约为36.5%,在涂层中主要起碳源和小部分气源作用,且能改善涂层的成膜性能,降低成本,具有较好应用前景。

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。

高铁站房钢结构防护涂层劣化现象及致因分析

高速铁路飞速发展的同时,站房钢结构防护涂层提前失效现象却日益严重。作为最基本的防护保障措施,涂装防火涂料并保证设计年限内的防护效果,是维持站房钢结构持续发展的重要前提。为研究防火涂料劣化现象及其影响因素,实地调研了国内逾30座高铁站房钢结构防火涂料的应用现状,重点分析了涂料施工过程及涂层后期服役环境中可能导致涂料劣化的影响因素,总结了保证防火涂层质量的关键技术,并提出除了施工环节应严格规范操作外,还应提高筛选应用于露天环境下的防火涂料的相应指标值,以满足一些特殊环境下较为苛刻的服役条件。

国内建筑钢结构防火涂料标准的探讨

钢结构防火涂料作为提高钢结构耐火极限的技术手段之一,被广泛应用。我国钢结构建筑的快速发展,对钢结构防火涂料的需求也日渐明确和突出,如更为细分的适用环境、耐久性等。基于国际上主流的钢结构防火涂料标准,对国内钢结构防火涂料标准所规定的防火性能测试、缺失的钢结构防火涂层体系兼容评估与耐久性指引予以探讨和建议,以期对标准的修订或新标准的制定有所帮助。

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。

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。

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。

钢结构防火涂料研究进展

钢结构是最广泛的建筑结构类型之一,但其耐火极限低,防火涂料能够在钢结构表面形成一层阻燃隔热层,降低火灾的不利影响。文章综述了近年来非膨胀型和膨胀型防火涂料的研究进展,分析了防火涂料的性能与配方及其组织结构的关系,总结出非膨胀型防火涂料性能与粘结剂和填料的隔热性能、涂层结构密实度有关,而膨胀型防火涂料性能则取决于基料和填料的膨胀率和炭化层结构的连续致密性,展望了两者的应用前景和进一步研究的方向。

有机-无机复合膨胀型防火涂层的制备及作用机理

以P-N-C型膨胀阻燃体系的有机涂层作为内层,液体硅酸钠和Al(OH)_(3)膨胀体系的无机涂层作为外层,制备了一种复合型钢结构防火涂层。通过模拟大板燃烧法及扫描电子显微镜、热重分析、X射线衍射等技术研究了复合涂层的防火性能和防火膨胀机理。结果表明,制得的复合涂层在遇火后会形成外部陶瓷层包裹内部炭层的复合膨胀层,其中外部陶瓷层坚硬致密,内部炭层均匀多孔,能够长时间有效隔绝热量的传递和有害气体的逸出。经过60 min耐火试验后,复合涂层的钢板背温为213℃,膨胀倍率为15.65,表现出良好的防火性能。

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。

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。