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表3耐火30min时和达到平衡时的钢板背温以及炭化层塌陷距离

 

图1不同Tg涂料的炭化层表面形态对比
 

从图1中可以看出，T1的炭化层表面孔洞较多，而T5的炭化层表面无明显的塌陷和孔洞，而且整体厚度比较均匀，形成了强度较高的致密无机残留物薄层，所以T5的炭化层表面可以很好地阻隔热源，起到了保护钢板的作用。图2为4种不同Tg的聚丙烯酸酯防火涂料炭化层内部泡孔结构的数码照片，对该图像中的泡孔大小及其分布进行统计处理，可得出炭化层泡孔结构的定量分析数据，结果如表4所示。
 

图2不同Tg的防火涂料炭化层的内部泡孔结构
 

表4炭化层内部泡孔结构定量分析
 

从图2和表4可以看出，T1的孔洞面积百分比为8010%，孔洞总数为5300，单位面积孔洞计数为151个/cm2；而T5的孔洞面积百分比为43.4%，孔洞总数为14069，单位面积孔洞计数为400个/cm2。炭化层内部泡孔的平均面积越小，数量越多则整体炭化层的总热阻就越大，所以相对T1而言，T5耐火效果较好。这是因为各种聚合物的表观黏度有不同的温度敏感性，虽然分子链越刚性，聚合物的黏度越高，但是黏度对温度有较大的敏感性，像聚甲基丙烯酸甲酯，温度升高50℃左右，表观黏度可以下降1个数量级，所以当温度升高的时候，一开始生成的泡孔比较小，但是由于熔体黏度的迅速减小，使得泡孔逐渐变大，并冲破一些原来小的泡孔，最后使得整个单个泡孔体积大，数量少，而且分布不均匀。而柔性高分子虽然它本身的黏度小，但是它们的流动活化能小，表观黏度随温度变化不大，即使温度升高很多，它的表观黏度降低也有限，生成的炭化层的泡孔结构就比较稳定，分布比较均匀。所以含有硬单体较多的T1泡孔结构相对于含有软单体较多的T5而言，泡孔数量少，分布不均匀。

2.2基料树脂相对分子质量与涂料防火性能的关系

相对分子质量对聚合物树脂的强度、耐开裂性能、弹性有着显著的影响，是一个非常重要的结构参数[11]。相对分子质量的高低将会造成基质树脂受到高温时熔融黏度的不同，从而影响基料树脂高温时的流动性能和防火涂料涂层的整个发泡过程，最终将对涂料炭化层的泡孔结构以及防火性能产生影响。表5为3种不同相对分子质量的丙烯酸酯样品制备得到的防火涂料涂覆的钢板耐火实验结果。
 

表5不同相对分子质量的防火涂料30min背温、膨胀倍率以及塌陷距离
 

从表5中可以看出，M2的30min背温最低，相同时间内钢板背温越低，说明钢板性能下降得越慢，所以M2的防火性能比M1、M3的防火性能好。M1～M3的膨胀倍率从大到小再到大，可见相对分子质量过大或者过小的基料树脂涂料膨胀倍率低，防火性能差，只有合适的相对分子质量才有比较高的膨胀倍率。而在一定的膨胀倍率范围内，膨胀倍率越大，耐火性能越好。随着相对分子质量的减小，塌陷的距离从大到小再到大，M2的塌陷距离最小，仅为26mm。这是因为炭化层的强度与炭化层的泡孔结构有关，只有在合适的相对分子质量时，炭化层的泡孔结构才会比较细密，分布也比较均匀，所以炭化层的整体强度也只有在合适的相对分子质量时才会比较理想。图3为3种不同相对分子质量的聚丙烯酸酯防火涂料炭化层内部泡孔结构的数码照片，对该图像中的泡孔大小及其分布进行统计处理，可得出炭化层泡孔结构的定量分析数据，结果如表6所示。

 

表6不同相对分子质量防火涂料的炭化层内部的泡孔结构定量分析
 

从表6中可以看出，M2的孔洞面积百分比为31.0%，孔洞总数为17166，单位面积孔洞计数为488个/cm2，相对分子质量适中的丙烯酸酯防火涂料可以得到泡孔数量和分布均匀程度都比较理想的炭化层来很好地阻隔热量的传递，这是因为各种聚合物的表观黏度有不同的温度敏感性。

2.3基料树脂乳胶粒径与涂料防火性能的关系

表7为3种不同粒径丙烯酸酯制备得到的防火涂料的防火性能
 

图3不同相对分子质量的防火涂料炭化层的内部泡孔结构
 

表7不同平均粒径防火涂料的附着力、30min背温以及塌陷距离
 

 

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