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膨脹型防火涂料膨脹發(fā)泡層質量對涂料防火性能的影響

文檔作者：覃文清李風文檔來源：公安部四川消防科學研究所		點擊數：	更新時間： 2021年11月20日
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第33卷第6期
2003年6月
涂料工業(yè)
PAINT &amp;amp; C0ATINGS INDUSTRY
Vol_33 No．6
Jun．2003
膨脹型防火涂料
膨脹發(fā)泡層質量對涂料防火性能的影響
覃文清，李風(公安部四川消防科學研究所，四川都江堰611830)
摘要：介紹了膨脹型防火涂料阻燃防火機理，并對涂料膨脹發(fā)泡層的品質進行了研究，對今后研制高效優(yōu)質的
膨脹型防火涂料提供有價值的參考。
關鍵詞：防火涂料；防火性能；阻燃隔熱；膨脹發(fā)泡
中圖分類號：TQ 637．0 文獻標識碼：B 文章編號：0253—4312(2003)06—0012—03
0 引言 1 實驗部分
防火涂料，又叫阻燃涂料，是一種涂刷在木材、纖
維板、紙板、塑料等易燃建筑基材或涂于電纜、金屬構
件的表面，起防火保護和裝飾作用的專用涂料。防火
涂料可以阻止火焰迅速蔓延，防止小火釀成大災，阻
止火勢的蔓延擴大，以便給消防人員贏得搶救時間。
膨脹型防火涂料在受火時，由于組分問的相互協(xié)合作
用，涂層膨脹發(fā)泡形成泡沫層。泡沫層不僅隔絕了氧
氣，而且有良好的隔熱性能，能有效地阻滯熱量向基
材的迅速傳導。此外，涂層膨脹形成泡沫隔熱層的過
程是吸熱反應，使體系的溫度降低。因而其阻燃防火
效果顯著。目前國內外防火涂料的研制絕大多數都
是采用“膨脹型”這條技術路線。由于膨脹型防火涂
料的阻燃隔熱效能是依靠涂層膨脹后形成的發(fā)泡層
所具有的低導熱性而實現的，因此發(fā)泡層質量的好
壞，直接影響涂料防火隔熱性能的優(yōu)劣? 。各國在
防火涂料的研究和應用方面作了很多工作，至今仍是
方興未艾 j，各種系列的膨脹型防火涂料品種不斷
問世。近幾年來，國內膨脹型防火涂料產品已涉及到
油溶型、水乳膠型以及水性無機型等系列，并且繼續(xù)
朝著開發(fā)新品種的趨勢發(fā)展。在這樣的形勢下，對膨
脹型防火涂料的發(fā)泡層質量進行深入的分析研究，為
進一步開發(fā)高效優(yōu)質的膨脹防火涂料品種提供一些
有價值的參考依據，具有重要的意義。為此，我們用
經公安部技術鑒定的“SCB膨脹型鋼結構防火涂料”
(油溶型)和“SCA膨脹型防火涂料”(乳膠型)進行
膨脹發(fā)泡層質量的分析研究。
膨脹型防火涂料膨脹發(fā)泡形成炭質阻燃隔熱層
需要酸源(催化劑)、氣源(發(fā)泡劑)和碳源3個基本
要素，同時要求3要素之間能夠有機協(xié)合。涂層受熱
時軟化，其中的氣源材料發(fā)生分解并產生氣體，氣體
的逸出使軟化了的涂層鼓泡、膨脹。與此同時，酸源
材料分解放出游離酸類物質，催化炭化材料，使其脫
水形成炭架，使膨脹起來的涂層具有一定的密實性。
隨著此過程的進行，最終形成絕熱性良好的膨脹發(fā)泡
層。為了防止涂料中有機物質產生火焰，往往還加入
一些阻燃劑，比如常用的氯化石蠟、四溴雙酚A，FR
一2等，籍這類阻燃劑分解放出鹵素元素，阻止燃燒
反應 。從上述阻燃防火涂料的涂層膨脹發(fā)泡機理
可以看出：發(fā)泡層發(fā)泡率的高低，與發(fā)泡劑密切相關，
而發(fā)泡層的密實性，與碳源材料密切相關。涂料膨脹
發(fā)泡層的質量由發(fā)泡層的高低和疏密兩方面體現出
來，因此我們針對這2個方面進行研究和分析。
1．1 發(fā)泡層的高度對涂層防火性能的影響
在“SCB膨脹型鋼結構防火涂料”和“SCA膨脹
型防火涂料”中，將其他組分固定不變，然后分別加
入不同量的發(fā)泡劑，使涂料膨脹發(fā)泡層的高度不一
樣。將涂料涂在3層木質膠合板基材上，待其干燥后
用大號酒精燈燒一定的時間，從試件背火面炭化的情
況，觀察不同的膨脹發(fā)泡層高度對涂層阻燃隔熱效果
的影響，見表1。
從實驗結果可以看出，當涂料膨脹發(fā)泡率較小
時，因火源與基材之間的有效隔熱距離近，發(fā)泡層的
阻燃隔熱性能差，基材很快炭化；反之，如涂料膨脹發(fā)
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覃文清等：膨脹型防火涂料膨脹發(fā)泡層質量對涂料防火性能的影響
泡率太大，則發(fā)泡層的強度差，容易被火焰沖破，使其
開裂甚至脫落，這時火焰直接進攻基材，基材失去隔
熱屏障．很快炭化直至發(fā)生燃燒。當涂料膨脹發(fā)泡層
高度在某一值附近時，發(fā)泡層既有一定的強度，又使
火源與基材有一定的隔熱距離，從而取得良好的阻燃
隔熱效果。在膨脹型防火涂料的研究過程中，注意掌
握發(fā)泡劑的量，使發(fā)泡層達到理想的高度，是研制優(yōu)
質高效防火涂料的一個重要方面。
1．2 發(fā)泡層密實度對涂料防火性能的影響
發(fā)泡層的品質由膨脹發(fā)泡層的發(fā)泡率和密實度
2個方面體現，根據涂料膨脹發(fā)泡的機理，發(fā)泡層的
密實度由碳源材料在酸的催化下脫水炭化所提供的
炭架的多少，以及在整個涂料體系中加入的其他添加
劑的性質所決定。本文將其統(tǒng)稱為骨架材料。在上
述2種防火涂料中，將發(fā)泡劑的量固定在表1中的最
佳發(fā)泡高度所需的量上，然后分別加入不同量的骨架
材料，觀察不同密實情況的涂料的發(fā)泡層的阻燃隔熱
效果，見表2。
表1 膨脹發(fā)泡層高度對涂層阻燃隔熱性能的影響
發(fā)泡SCB膨脹型鋼結構防火涂料 SCA膨脹型防火涂料
層高 3層膠合板基材
、 度／mm 酒精燈燒5 min 3層膠合板基材、
酒精燈燒5 min
2 試件背火面炭化 試件背火面炭化
6 試件背火面炭化 試件背火面炭化
8 試件背火面炭化 試件背火面炭化程度減輕
l0 試件背火面炭化程度減輕試件背火面略有炭化
1 1 試件背火面略微炭化 試件背火面未炭化
l2 試件背火面未炭化 試件背火面未炭化
l3 試件背火面未炭化 試件背火面未炭化
l4 試件背火面未炭化 試件背火面略有炭化
l5 試件背火面又略有炭化 試件背火面炭化，發(fā)泡層
略有開裂現象
l6 試件背火面炭化，發(fā)泡層試件背火面炭化，發(fā)泡層
略有開裂現象 開裂
18 試件背火面炭化，發(fā)泡層試件背火面炭化，發(fā)泡層
開裂嚴重 開裂嚴重
20 試件背火面炭化，發(fā)泡層試件背火面嚴重炭化，發(fā)
開裂并有脫落 泡層脫落
表2 膨脹發(fā)泡層密實情況與涂料阻燃隔熱性能的關系
． ． ． ． SCB膨脹型鋼結構防火涂料 SCA膨脹型防火涂料
骨架材 一
料用量 發(fā) 睛況 著 基m材in 發(fā)牖隋況
( I 空心泡 背火面嚴重炭化 空心泡、脫落 背火面嚴重炭化
用 疏松 、泡開裂 背火面炭化 疏松、泡開裂 背火面炭化
較疏松、泡略開裂 背火面略炭化 疏松、泡略開裂 背火面炭化
量 較密 背火面未炭化 較疏松 、泡輕微開裂 背火面略炭化
較密 背火面未炭化 較密實 背火面未炭化
遞 密實 背火面未炭化 密實 背火面未炭化
密實、發(fā)泡層有降低 背火面略炭化 密實、發(fā)泡層有降低 背火面輕微炭化
增 密實、發(fā)泡層降低 背火面炭化 密實、發(fā)泡層降低 背火面炭化
1 密實、發(fā)泡層進一步降低 背火面炭化 很密實、發(fā)泡層降低 背火面炭化
很密實，發(fā)泡層顯著降低 背火面嚴重炭化 很密實、發(fā)泡層顯著降低 背火面嚴重炭化
實驗結果表明，膨脹發(fā)泡層隨骨架材料的加入由
空心泡變?yōu)閷嵭呐?，并隨骨架材料用量的增加由疏松
變得致密。但與此同時，發(fā)泡層的高度也隨骨架材料
用量的增大而降低，因此涂料的阻燃隔熱性能呈現山
峰形。這一現象說明，骨架材料對發(fā)泡層的發(fā)泡率有
一定的影響，因此它的添加量也存在一個最佳值問題。
在最佳值時，涂料膨脹發(fā)泡既有一定高度，又有一定密
實性，這樣得到的發(fā)泡層既不容易被火焰沖破，又有較
好的絕熱性，從而取得良好的阻燃隔熱效果。
骨架材料的加入對涂料膨脹發(fā)泡層品質的提高，
首要原因是加入了骨架材料之后，使發(fā)泡由空心變?yōu)?
實心，避免了發(fā)泡層被火焰沖破或開裂脫落，提高了
發(fā)泡層的強度；其次，這些骨架材料除了能提供炭骨
架的碳源材料之外，往往還包括整個涂料體系中的其
他添加劑，特別是一些無機添加劑。眾所周知，無機
物既使在持續(xù)的火焰作用下，也不會象有機物那樣變
為氣體逸出，使膨脹發(fā)泡層保持有效的骨架成分，進
而膨脹發(fā)泡層經久耐燒。
2 結語
雖然實驗研究是用“SCB膨脹型鋼結構防火涂
料”和“SCA膨脹型防火涂料”進行的，但對于各類型
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第33卷第6期
2003年6月
涂料工業(yè)
PAINT &amp;amp; C0ATINGS INDUSTRY
Vo1．33 No．6
Jun．2003
功能性單體制備丙烯酸酯乳液
聚合穩(wěn)定，陛研究
胡智華 ，錢宇 ，江燕斌
(1．華南理工大學4~x--研究所，廣州510640；2．茂名學院化工學院，525000)
摘要：介紹了以功能性單體采用乳液聚合法制備丙烯酸酯乳液。重點論述了聚合工藝、單體加入方式、引發(fā)體
系、乳化體系、聚合溫度、攪拌速率、功能性單體種類和用量以及pH值和電解質等因素對丙烯酸酯乳液聚合過程穩(wěn)定
性的影響，并簡要介紹了其控制方法。
關鍵詞：乳液聚合；功能性單體；丙烯酸酯乳液；聚合穩(wěn)定性
中圖分類號．TQ 433．436 文獻標識碼：A 文章編號：0253—4312(2003)06—0014—05
O 引 言
在乳液聚合過程中，凝聚物的形成在乳液生產中
具有極大的危害，它不僅降低了收率，增加了聚合裝
置的停機時間(清理凝聚物)，而且加大了各釜間產
品的不一致性，增加了凝聚物的處理費用。因此，聚
合過程的穩(wěn)定性對乳液制備過程有著重要的影響。
乳液在制備過程中，內部反應極其復雜，如果反應過
程控制不當或選用的工藝、配方不合適等，均可能導
致凝聚現象的發(fā)生。凝聚的形態(tài)有多種，如可能產生
一些粗粒子；有時可能在整個反應器內凝成一團；更
為嚴重時，有可能使乳液體系失穩(wěn)，從而使聚合過程
失敗。
乳液聚合過程中凝聚物主要通過2種途徑形
、 ’ 、 ’ 、 ，。
、
’
、
’ ’ ’ 、 ，。
的膨脹防火涂料，它們的膨脹發(fā)泡機理基本上都是一
致的，都是酸源、氣源和碳源三者有機協(xié)合的結果。
本研究所得結果，具有一定的普遍意義。
(1)對于膨脹型防火涂料，涂層在膨脹發(fā)泡形成
阻燃隔熱保護層的過程中，存在著發(fā)泡率與發(fā)泡層密
實度這一對矛盾，如何解決好這一對矛盾，是研究高
效優(yōu)質膨脹防火涂料的關鍵技術之一；
(2)膨脹型防火涂料阻燃隔熱性能優(yōu)劣的差別，
可用發(fā)泡層品質的高低來判別。發(fā)泡層的品質不能
單用發(fā)泡層發(fā)泡率大小或發(fā)泡層疏密來衡量，而是由
這2個方面共同體現。在膨脹型防火涂料的研制過
程中，要獲得高質量的發(fā)泡層，應兼顧這2個方面，探
索發(fā)泡劑與骨架材料的合理配比，使膨脹發(fā)泡層在高
度和密度上達到最佳值。
參考文獻
[1] Qin Wenqing，Li Feng．The Study and Application of LL Flame Re．
tardant．Fire and Materials，1993，(17)：201～203．
[2] 國家防火建筑材料質量監(jiān)督檢驗中心．2001中國防火建材產品
技術手冊．成都：四川科學技術出版社，2002．
[3] OU Yuxiang．Fire Retardant—Manufacture、Performance and Appli—
cation．Beijing Weapon Industry Press，1997．
收稿日期2003—02—10
作者簡歷覃文清，女，副研究員，1982年畢業(yè)于華東化工學
院，長期從事防火涂料及阻燃材料的產品開發(fā)研究和阻燃技
術方面的理論研究工作。研究出飾面型防火涂料，鋼結構防
火涂料，電纜防火涂料，預應力混凝土樓板防火涂料，隧道防
火涂料，有機、無機防火堵料，阻火包，防火密封條等多項科研
成果，分別獲得部、省級科技進步獎。目前承擔“火災動力學
演化與防治基礎”國家重點基礎研究項目中的“清潔高效阻
燃新技術原理”課題的研究。
通信地址四川都江堰市102信箱
聯系電話(028)87123780，88981355
電子信箱Xfkyszhs@mail．SC．cninfo．net
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