膨胀型阻燃涂料的作用机理

2025-01-22 09:19
10

阻燃涂料全固化后,在常温下与普通漆膜一样,当涂膜遇到火焰和高温时涂膜即发生膨胀炭化,形成一层比原来漆膜厚几十倍的不易燃的海绵状炭化层。涂料阻燃剂和塑料,橡胶阻燃剂有很大区别,阻燃要求也不同。阻燃涂料层膜在一定时间内可以隔绝外界火源,对基材起到保护作用。其阻燃机理可用热传导公式来解释,膨胀型阻燃涂料的作用机理如下。


即Q=A.入.▲入.T/L

A--传热面积;

入---传热介质的导热系数;

▲入---介质(涂层)两侧温度差:

L---传热距离(即涂层厚度);

Q---传热的热量。


上式中由于涂层膨胀后形成的泡沫炭化层的厚度L要比膨胀前的厚度大几十倍至一百多倍,另外,一般涂层的导热系数入值约为1.163x10-4~8.14x10-4 W/(m2·k),而泡沫炭化层的入值却小得多(接近气体入值,即为2.326*10-5W/(m2·k)),因而Q值小几十倍至几百倍,可以有效地阻止外部热源向被保护基材的传递。根据热传导公式Q=A.入.▲入.T/L,在火灾时,防火涂层L越热量Q就越小,防火隔热效果越好。


防火涂料保护作用原理随防火涂料类型和被保护基材的不同而不同。

(1)对于木质等可燃材料和电线电缆,着火温度低,在表面涂0.2~1mm厚的防火涂料,使之变成难燃材料;当火源加热或持续燃烧时,涂层分解释放出灭火气体阻止其燃烧,或涂层膨胀形成均匀致密的炭化泡膜绝热层,隔绝氧气阻止热量向底材传递,推迟可燃基材达到着火温度的时间,阻止火焰迅速蔓延传播,从而起到防火保护作用;

(2)对于建筑物中的不燃烧体,如钢架结构和预应力混凝土楼板等,虽然它们本身不会着火燃烧,但并不耐烧,在火灾中极易导热,受热后失去强度而变形垮塌毁坏。


防火涂料的防火作用原理有三点:

1,足够厚的防火涂层对底材起到屏蔽作用,使钢结构或预应力楼板不直接暴露在大火之中:

2,防火涂层吸热分解放出水蒸气或二氧化碳等不燃气体,起到消耗热能、降低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气含量的作用;

3,防火涂层本身是多孔轻质材料,或涂层受热膨胀形成炭化泡膜绝热层,其热导率仅为0.2W/(m2·k)以内,比钢材热导率52W/(m2·k)和混凝土热导率1.7 W/(m2·k)低得多,从而有效地阻止热量的传递推迟了底材受热破坏的时间,达到了提高耐火极限的目的。选取聚磷酸铵(APP)-三聚氰胺(MEL)-季戊四醇(PER)作为阻燃体系,采用热分析(TG 和 DTA)、扫描电镜(SEM)能谱仪(EDS)和X射线衍射(WARD)等手段对氯化橡胶膨胀型防火涂料的阻燃机理进行了系统而深入的研究。认为涂层遇到火焰或高温作用时首先发生软化、熔融等物理变化,接着是APP分解放出磷酸和偏磷酸等物质,使PER上的羟基基团脱水炭化:同时,MEL在此温度范围内分解产生NH3,对熔融的涂层进行鼓泡,使之形成均致密的炭质层,从而能使基材得到较好的保护:对炭质层的 SEM 和 EDS 分析研究表明,其内外表面的结构不完全一样,在150℃以前,涂层样品基本无失重,150~287℃时失重较小,287~750℃时失重**,800℃以后不再失重。在其DTA曲线上,156~190℃时出现了**个吸热峰,这主要与涂层的软化、基料树脂的熔融等物理过程以及一些小分子的释放等化学过程有关,如氨基树脂固化脱甲醛以及某些组分反应脱水等,在190~250℃时出现了第二个吸热峰,此阶段仍然是以小分子放出为特征。以磷酸二氢铵、三聚氰胺、季戊四醇为防火阻燃剂,配以乳液颜填料及其他助剂,研制成膨胀型防火涂料,并对其防火性能的主要影响因素进行了讨论,认为:在防火阻燃剂中,按照影响因素的大小进行排列,对防火性能影响**的成分是成炭剂和脱水催化剂,其次是发泡剂。发泡剂三聚氰胺的量值增大后会引起质量损失的增大,但是该组分在防火涂料中却必不可少,要掌握其组分的**用量。涂料中的防火阻燃剂合理的匹配是减少影响因素的最主要途径。涂料中基料的品种及其用量不但影响到涂料的防火性能,而且会影响到涂料的其他理化性能,故此,一定要选择合适的基料并掌握其**用量。

昵称:
内容:
验证码:
提交评论
评论一下