論發(fā)泡劑在鋼結(jié)構(gòu)防火涂料性能中影響

1、論發(fā)泡劑在鋼結(jié)構(gòu)防火涂料性能中影響 近年來，現(xiàn)代化廠房、機場候機樓、影劇院、體育館、大型超市等大跨度建筑物廣泛接受鋼結(jié)構(gòu)。鋼材作為主要結(jié)構(gòu)材料，具有跨度大、自重輕、可預(yù)制加工等諸多優(yōu)點。由于鋼材自身不燃，因此鋼結(jié)構(gòu)的防火隔喜疼惜問題曾一度被人們所忽視；據(jù)國內(nèi)外相關(guān)資料報道和專業(yè)機構(gòu)的試驗結(jié)果顯示，鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能遠比磚石結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差。鋼材的力學(xué)性能是溫度的函數(shù)，機械強度隨溫度的上升而降低；鋼材失去承載力氣時的溫度，定義為鋼材失效的臨界溫度；通常建筑用鋼材的臨界失效溫度為540。對于建筑火災(zāi)，溫度大多在8001200之間。國際標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線公式為： t-to=3451g(8t+1

2、) 式中t-火場溫度()，to-火災(zāi)前室溫()，t-時間(min) 由上式可知，在火災(zāi)發(fā)生的10分鐘內(nèi)，火場溫度可高達700以上。 對于暴露的鋼構(gòu)件，只需幾分鐘，溫度就可達到臨界值，在縱向壓力和橫向拉力作用下，鋼結(jié)構(gòu)扭曲變形、跨塌毀壞。由此可見，不作防火疼惜的鋼結(jié)構(gòu)，患病火災(zāi)時的危急性是特殊大的。 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是涂覆于鋼結(jié)構(gòu)建筑物或構(gòu)筑物表面的一種涂料，具有確定的裝飾作用，遇火災(zāi)時能快速膨脹形成耐火絕喜疼惜層，以滿足建筑設(shè)計防火規(guī)范的要求。 發(fā)泡劑是防火涂料在高溫火焰作用下形成海綿狀或蜂窩狀阻燃隔熱膨脹炭化層的重要組分。發(fā)泡劑含量以及復(fù)合發(fā)泡劑配比的不同，直接影響著防火涂料的阻燃隔熱性能，含

3、量過高、過低或配比不恰當(dāng)都不利于形成優(yōu)質(zhì)的炭化層。本篇文章主要爭辯了發(fā)泡劑含量以及復(fù)合發(fā)泡劑配比對防火涂料性能的影響。 一、發(fā)泡劑含量對防火涂料性能的影響 1、 防火涂料的制備及其理化性能 在其他組分確定的條件下，探討發(fā)泡劑對膨脹型防火涂料性能的影響。取發(fā)泡劑樣品，其配方變化量見表1。從表2可以看出，該系列防火涂料的理化性能均能符合膨脹型防火涂料的國家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件(gb14907-94)。 2、燃燒試驗結(jié)果 (1)鋼板背部溫度 經(jīng)涂覆防火涂料的鋼板背部溫度隨發(fā)泡劑含量的變化關(guān)系見圖1。當(dāng)發(fā)泡劑含量為13%14%時(r 1、r 2、r 3)，隨發(fā)泡劑含量的增加，涂覆鋼板的背部溫

4、度漸漸降低(當(dāng)發(fā)泡劑含量為13.56%時，鋼板背部溫度最低，低于150)；當(dāng)發(fā)泡劑含量超過14%時，隨發(fā)泡劑含量增加，涂覆鋼板的背部溫度漸漸上升，防火阻燃隔熱性能下降。 圖2顯示了涂層膨脹倍數(shù)隨發(fā)泡劑含量的變化關(guān)系。可知，在發(fā)泡劑含量為13%14%時(r1、r2、r3)，隨發(fā)泡劑含量的增加，防火涂料的膨脹倍數(shù)漸漸增加； r3的膨脹倍數(shù)最高，達到22.77倍；當(dāng)發(fā)泡劑含量超過14%時，隨發(fā)泡劑含量增加，膨脹倍數(shù)卻漸漸降低。結(jié)合燃燒試驗結(jié)果可以看出，發(fā)泡劑在防火涂料中的含量僅在很小的范圍內(nèi)變化，當(dāng)其含量與催化劑、成炭劑含量相匹配時，能得到膨脹倍數(shù)較高，結(jié)構(gòu)優(yōu)良的膨脹炭層。 二、 復(fù)合發(fā)泡劑配比對防

5、火涂料性能的影響 含氯發(fā)泡劑(發(fā)泡劑2)在高溫下分解產(chǎn)生氯化氫(hcl)，其密度比空氣大，沉積在燃燒物外層，稀釋或隔絕了新穎空氣,使被燃物無氧窒息，hcl快速捕獲燃燒產(chǎn)生的自由基，減緩了高聚物的燃燒速度，削減可燃性氣體的生成，從而使火焰減小以至熄滅，發(fā)泡劑2的分解溫度較低，有利于涂層遇火時的軟化熔融，為涂層的成炭供應(yīng)有利的條件，隨后脫水成炭催化劑催化成炭劑成炭；分解溫度較高的不含氯發(fā)泡劑(發(fā)泡劑1)分解釋放出 nh3、co2、h2o等氣體使涂層膨脹，由于發(fā)泡劑1產(chǎn)生的氣體量大且危害性小，作為主發(fā)泡劑；發(fā)泡劑2在防火涂料中兼具增塑劑功能，可提升涂料的理化性能，但其用量過多會導(dǎo)致涂膜不易實干，因此

6、應(yīng)當(dāng)適量。為得到理化性能與防火性能均優(yōu)異的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，本節(jié)爭辯了兩種發(fā)泡劑配比對防火涂料性能的影響。 1、防火涂料的制備及其理化性能 在固定其它原料含量的基礎(chǔ)上，通過轉(zhuǎn)變復(fù)合發(fā)泡劑的配比(見表3)，爭辯防火涂料的防火阻燃性能。 近年來，現(xiàn)代化廠房、機場候機樓、影劇院、體育館、大型超市等大跨度建筑物廣泛接受鋼結(jié)構(gòu)。鋼材作為主要結(jié)構(gòu)材料，具有跨度大、自重輕、可預(yù)制加工等諸多優(yōu)點。由于鋼材自身不燃，因此鋼結(jié)構(gòu)的防火隔喜疼惜問題曾一度被人們所忽視；據(jù)國內(nèi)外相關(guān)資料報道和專業(yè)機構(gòu)的試驗結(jié)果顯示，鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能遠比磚石結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差。鋼材的力學(xué)性能是溫度的函數(shù)，機械強度隨溫度的上升

7、而降低；鋼材失去承載力氣時的溫度，定義為鋼材失效的臨界溫度；通常建筑用鋼材的臨界失效溫度為540。對于建筑火災(zāi)，溫度大多在8001200之間。國際標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線公式為： t-to=3451g(8t+1) 式中t-火場溫度()，to-火災(zāi)前室溫()，t-時間(min) 由上式可知，在火災(zāi)發(fā)生的10分鐘內(nèi)，火場溫度可高達700以上。 對于暴露的鋼構(gòu)件，只需幾分鐘，溫度就可達到臨界值，在縱向壓力和橫向拉力作用下，鋼結(jié)構(gòu)扭曲變形、跨塌毀壞。由此可見，不作防火疼惜的鋼結(jié)構(gòu)，患病火災(zāi)時的危急性是特殊大的。 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是涂覆于鋼結(jié)構(gòu)建筑物或構(gòu)筑物表面的一種涂料，具有確定的裝飾作用，遇火災(zāi)時能快速膨脹形

8、成耐火絕喜疼惜層，以滿足建筑設(shè)計防火規(guī)范的要求。 發(fā)泡劑是防火涂料在高溫火焰作用下形成海綿狀或蜂窩狀阻燃隔熱膨脹炭化層的重要組分。發(fā)泡劑含量以及復(fù)合發(fā)泡劑配比的不同，直接影響著防火涂料的阻燃隔熱性能，含量過高、過低或配比不恰當(dāng)都不利于形成優(yōu)質(zhì)的炭化層。本篇文章主要爭辯了發(fā)泡劑含量以及復(fù)合發(fā)泡劑配比對防火涂料性能的影響。 一、發(fā)泡劑含量對防火涂料性能的影響 1、 防火涂料的制備及其理化性能 在其他組分確定的條件下，探討發(fā)泡劑對膨脹型防火涂料性能的影響。取發(fā)泡劑樣品，其配方變化量見表1。從表2可以看出，該系列防火涂料的理化性能均能符合膨脹型防火涂料的國家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件(gb1490

9、7-94)。 2、燃燒試驗結(jié)果 (1)鋼板背部溫度 經(jīng)涂覆防火涂料的鋼板背部溫度隨發(fā)泡劑含量的變化關(guān)系見圖1。當(dāng)發(fā)泡劑含量為13%14%時(r 1、r 2、r 3)，隨發(fā)泡劑含量的增加，涂覆鋼板的背部溫度漸漸降低(當(dāng)發(fā)泡劑含量為13.56%時，鋼板背部溫度最低，低于150)；當(dāng)發(fā)泡劑含量超過14%時，隨發(fā)泡劑含量增加，涂覆鋼板的背部溫度漸漸上升，防火阻燃隔熱性能下降。 圖2顯示了涂層膨脹倍數(shù)隨發(fā)泡劑含量的變化關(guān)系?？芍?，在發(fā)泡劑含量為13%14%時(r1、r2、r3)，隨發(fā)泡劑含量的增加，防火涂料的膨脹倍數(shù)漸漸增加； r3的膨脹倍數(shù)最高，達到22.77倍；當(dāng)發(fā)泡劑含量超過14%時，隨發(fā)泡劑含量

10、增加，膨脹倍數(shù)卻漸漸降低。結(jié)合燃燒試驗結(jié)果可以看出，發(fā)泡劑在防火涂料中的含量僅在很小的范圍內(nèi)變化，當(dāng)其含量與催化劑、成炭劑含量相匹配時，能得到膨脹倍數(shù)較高，結(jié)構(gòu)優(yōu)良的膨脹炭層。 二、 復(fù)合發(fā)泡劑配比對防火涂料性能的影響 含氯發(fā)泡劑(發(fā)泡劑2)在高溫下分解產(chǎn)生氯化氫(hcl)，其密度比空氣大，沉積在燃燒物外層，稀釋或隔絕了新穎空氣,使被燃物無氧窒息，hcl快速捕獲燃燒產(chǎn)生的自由基，減緩了高聚物的燃燒速度，削減可燃性氣體的生成，從而使火焰減小以至熄滅，發(fā)泡劑2的分解溫度較低，有利于涂層遇火時的軟化熔融，為涂層的成炭供應(yīng)有利的條件，隨后脫水成炭催化劑催化成炭劑成炭；分解溫度較高的不含氯發(fā)泡劑(發(fā)泡劑

11、1)分解釋放出 nh3、co2、h2o等氣體使涂層膨脹，由于發(fā)泡劑1產(chǎn)生的氣體量大且危害性小，作為主發(fā)泡劑；發(fā)泡劑2在防火涂料中兼具增塑劑功能，可提升涂料的理化性能，但其用量過多會導(dǎo)致涂膜不易實干，因此應(yīng)當(dāng)適量。為得到理化性能與防火性能均優(yōu)異的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，本節(jié)爭辯了兩種發(fā)泡劑配比對防火涂料性能的影響。 1、防火涂料的制備及其理化性能 在固定其它原料含量的基礎(chǔ)上，通過轉(zhuǎn)變復(fù)合發(fā)泡劑的配比(見表3)，爭辯防火涂料的防火阻燃性能。 經(jīng)測試，該系列防火涂料的理化性能均達到國家標(biāo)準(zhǔn)。 2、燃燒試驗結(jié)果 (1)鋼板背部溫度 含不同復(fù)合發(fā)泡劑防火涂料涂覆的鋼板，在燃燒試驗中鋼板背部所達最高溫度見圖

12、3 。 由圖可以看出，在發(fā)泡劑1與發(fā)泡劑2配比小于3:1時，鋼板背部溫度相差不大，當(dāng)其配比為2.12:1時(x2)，鋼板背部溫度最低( 由圖可看出，涂層的膨脹倍數(shù)按x2、x3、x1、x4挨次遞減，該結(jié)果與鋼板背面溫度的變化狀況相符合。 綜合以上試驗結(jié)果可以看出，復(fù)合發(fā)泡劑配比影響防火涂料的膨脹性能及炭層質(zhì)量，從而影響到防火涂料的防火阻燃隔熱性能。遇火時，發(fā)泡劑2分解放出氣體，使已軟化、熔融的涂層膨脹發(fā)泡，體積增大；與此同時脫水成炭催化劑分解釋放出游離酸，催化成炭劑脫水炭化；隨后發(fā)泡劑1 分解放出氣體，促使膨脹炭層的最終形成。該過程中各原料組分的分解溫度要協(xié)調(diào)、用量需相互匹配。防火涂料在高溫下形成熔體的粘彈性打算了膨脹泡孔的結(jié)構(gòu)；膨脹的初始階段，體系粘度大，有利于形成小氣泡，膨脹后期，氣體的集中速度對膨脹程度起打算作用。因此，要獲得優(yōu)良的發(fā)泡體(炭化層)，必需使熔體中同