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将钢质涂膜样板用煤油喷灯持续灼烧,由热电偶测得温度,每隔3min记录一次数据。由图5(1)可见,钢质样板的温度随着火焰持续时间的增加总体上是上升的,但是不同阶段温度上升速率有明显差异。在火焰持续的前20min,耐火曲线很陡,钢质样板的温度上升很快; 20~40min时,涂层发泡,阻隔了火焰的传递温度,耐火时间延长;后20min发泡层被慢慢灼烧完毕,钢板温度又缓慢上升。
2. 4　防火涂料层在燃烧过程中的膨胀现象
由数码相机拍摄不同时间段的涂层膨胀现象。由图6可见,涂层随耐火时间的增加而膨胀,在不同的时间段其膨胀程度有所不同。图a为火焰持续15min时的涂层的状况,此时涂层中的阻燃剂刚开始部分分解,放出惰性的N2和NH3气,并通过脱水作用使涂层开始发泡,在耐火曲线上,这段时间钢板的温度仍然在明显上升;图b为火焰持续30min时的涂层的状况。其间涂层的发泡膨胀已经很完全,大量惰性的N2和NH3释放出来稀释了涂层表面的氧气,使涂层的燃烧进度减缓,而隔热性的泡沫炭层的进一步发育,阻碍了钢板温度的连续上升。这段时间就是耐火曲线的第二阶段;图c为45min时的涂层的状况,此时涂层的膨胀已经明显减弱,部分焦炭层开始被灼烧剥落,涂层整体耐火隔热功能下降。在耐火曲线上可看到,从这段时间开始,钢板的温度又开始明显持续上升。
 

 

综合以上耐火曲线及涂层燃烧图片的分析,可以知道本文所制防火涂料有明显的防火隔热功效,在涂层厚度仅为1.51mm的情况下,经过60min的燃烧时间,钢板的温度才上升至300以上,展现出较好的防火性能。

2.5硅溶胶对涂料性能的影响

(1)硅溶胶改性的目的

硅溶胶本身就是一种水性的无机粘结剂,也是某些水性涂料的重要添加剂。将硅溶胶与有机高分子乳液共混改性,有利于改善涂膜的致密性,平整性和机械强度;而硅溶胶本身的耐火性,以及在涂料体系中硅-磷-氮共存有可能形成的协同效应,都有助于涂料的耐火时间的加长(图5,无硅胶的涂料涂层耐火曲线与含硅溶胶的涂料涂层耐火曲线相比,在后期的耐火性能明显下降,温度直线上升,失去了耐火能力)。因此,在本文的研究中主要选择以硅溶胶改性丙烯酸树脂乳液作为防火涂料的基本成膜材料。

(2)加入硅溶胶后防火涂料某些性能的改善在本文的研究工作中,确实发现:与未加入硅溶胶的涂料相比,加入硅溶胶后,涂层的铅笔硬度提高;并且涂层表面的微量针孔明显减少;其耐火时间延长至少5min(图5)。

3·结论

(1)用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯合成的丙烯酸树脂乳液,可以与自制的膨胀型阻燃剂配合,无凝胶破乳现象;调配阻燃剂、乳液、水的适宜比例为3∶4∶1.2,此比例的涂料配方已达到基本防火要求。

(2)硅溶胶改性的水性超薄型钢结构防火涂料,耐火性能已达到国家标准,且无毒环保。

(3)后续可调配阻燃剂得不同配比,以求得更优化的涂料配方。