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表3 水玻璃用量对防火涂料机械性能的影响
 

从表3中可以看出,水玻璃的用量从5g增加到25g时,涂料的耐水性逐渐提高,24h内由开始的起皱、剥落到最后的不起皱、不剥落。水玻璃的用量从15g增加到25g时,24h内涂料的耐水性基本上没有什么变化,耐水性很好。这是因为一方面水玻璃与有机固化剂三乙醇胺、二甲基硅油发生交联作用,稀盐酸溶液对水玻璃起到酸化的作用,能够提高水玻璃成膜时的耐水性;另一方面钠基膨润土的离子交换吸附作用,可能与涂料中的有机分子生成类似“膨润土-有机分子”复合物,且这种复合物一旦生成不可逆转,失水后成为疏水性物质,因而增加了涂膜的耐水性。
 

 

从图3中可以看出,水玻璃的用量从5g增加到25g时,防火涂料的耐燃时间由44min下降到26min,阻燃性能减弱。因为水玻璃呈强碱性,而且其与聚磷酸铵混合就会凝聚板结,为解决这方面问题对水玻璃改性时稀酸的用量所占比重就会很大,这样导致整个涂料体系中乳胶粉和防火剂的比重下降,涂料的阻燃性能下降。用改性水玻璃不仅能增加涂料的耐水性,而且还降低了涂料的生产成本,但是水玻璃用量超过20g时,涂膜表面会出现不平整甚至龟裂现象,且涂料的阻燃性也变差。所以水玻璃用量取15g左右。

2·3膨胀阻燃体系的正交优化

膨胀阻燃体系是影响涂料耐燃时间的主要因素,催化剂聚磷酸铵、成炭剂季戊四醇、发泡剂三聚氰胺根据实际情况各取3个水平,按L9(34)表进行正交实验,表头设计见表4,正交实验结果见表5。

从表5正交实验结果表明,三因素对涂料耐燃时间的影响顺序为APP>MEL>PER,即聚磷酸铵>三聚氰胺>季戊四醇。聚磷酸铵是对涂料防火性能影响最大的因素,随着聚磷酸铵用量的增加,涂料的机械性能虽然受到一定程度的影响,而耐燃时间大大增加;但当聚磷酸铵超过一定量时,涂膜灼烧时涂层炭化层变疏松,中间部位隆起很高,涂料受热脱落,耐燃时间缩短。另外随着三聚氰胺用量增加,炭层膨胀速度加快、膨胀幅度增大,用量过多会造成膨胀层过高、炭化层疏松,阻燃过程中甚至会出现炭化层表面开裂而脱落的现象。季戊四醇的用量增多可以增加炭化层的厚度,若用量过多会导致膨胀涂层的流动,而用量过少又会影响涂层的膨胀高度和炭化层的质量。涂料最佳的原料配方是聚磷酸铵32g,三聚氰胺16g,季戊四醇11g,在此条件下涂料的耐燃时间可达58min。
 

表4 正交实验因素水平表
 

3·结论

(1)单独使用乳胶粉作为成膜物质,用量在7~10g时,涂料的耐燃时间在43~55min之间,且涂料耐燃时间随着乳胶粉用量的增加而缩减。但是涂料的耐水性很差,涂膜在24h内会出现起皱、剥落现象。

(2)水玻璃15g并用5g钠基膨润土、0·5g三乙醇胺、0·5g二甲基硅油和适量4%的稀盐酸溶液对其进行改性,与9g乳胶粉混合拼用作为成膜物质制备的防火涂料,其涂膜在24h内不起皱、不剥落,耐水性满足国家标准。但是涂料的阻燃性能有所下降,耐燃时间为35min。

(3)正交优化实验结果表明,膨胀阻燃体系各组分对涂料耐燃时间的影响顺序是聚磷酸铵>三聚氰胺>季戊四醇,且当聚磷酸铵32g、三聚氰胺16g、季戊四醇11g时,涂料的阻燃性能最好,其耐燃时间可达58min。