摘要:聚磷酸銨(APP)是防火涂料膨脹發泡體系的主要組分。通過實驗分析聚磷酸銨對室外薄型鋼結構防火涂料理化性能和耐火性能的影響,結果表明,高聚合度的APP的熱穩定性好于低聚合度的APP;在室外薄型鋼結構防火涂料的應用中,使用高聚合度的APP涂料的理化性能好于添加低聚合度APP的涂料;APP在水中尤其在堿性環境下的水解性較強,并會對薄型鋼結構防火涂料的理化性能和耐火性能造成較為明顯的影響。
關鍵詞:聚磷酸銨;室外薄型鋼結構防火涂料;熱穩定性;理化性能;水解性
室外薄型鋼結構防火涂料是一種涂覆于室外鋼結構表面的功能性涂料,具有一定的裝飾性及防水、防腐、耐候性能,遇火時防火涂層迅速脫水成炭形成具有耐火隔熱性質的蜂窩狀致密炭層,從而提高了鋼結構的耐火極限。隨著石化等行業的迅速發展,室外薄型、超薄型鋼結構防火涂料的技術得到迅速發展。
由于室外薄型、超薄型鋼結構防火涂料應用于室外環境,環境因素對涂層理化性能(耐水、耐鹽、耐酸、耐堿、耐紫外線)和耐火性能的影響十分明顯,防火涂料的防火特性要求涂料中的粘結劑含量低、填料含量高,因而達到室外應用性能更加困難。筆者以薄型涂料為研究重點,對其影響因素進行探討。
1試驗部分
1.1原材料規格
聚磷酸銨(APP):工業級,聚合度≥100及聚合度≥1000;聚磷酸銨(AP422):工業級,聚合度≥1000;季戊四醇(PE):工業級,質量分數≥98%;三聚氰胺(PEL):工業級,質量分數≥99%;丙烯酸樹脂:工業級;二甲苯:工業級;S-150:工業級;抗氧劑:工業級;氯化石蠟-70:工業級;分散劑。
1.2試驗方法及裝置
(1)涂料配制工藝。把各種原材料在不銹鋼混合罐中混合,攪拌均勻,用OZM型錐形磨研磨2~3遍,涂料細度達到30μm,再攪拌混合均勻。
(2)耐火性能試驗方法。試驗室:耐火性能試驗方法及裝置,試驗室采用酒精噴燈做為熱源,制作一個鐵架臺,把涂料樣板放在支架上進行耐火試驗。構件試驗:國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心,采用標準《鋼結構防火涂料》(GB14907-2002。)
(3)理化性能和耐火性能樣品制作及試驗方法按照GB14907-2002進行。
1.3涂料基本配方
根據一般防火涂料的制備方法,筆者總結了涂料中原材料的基本配比(如表1),進行涂料性能的試驗。
表1 涂料基本配方
2結果與討論
2.1聚磷酸銨對理化性能的影響
理化性能對任何一種功能性涂料都是十分重要的。涂層首先必須具備良好的粘接性、耐候性等性質,對于室外型涂料,理化性能尤為重要。普通油漆中的粘結劑含量為30%~50%,固含量大多為50%左右;防火涂料中的粘結劑含量20%~30%,固含量≥60%。顯然,普通油漆的理化性能明顯優于防火涂料。因此,防火涂料必須選擇一種添加量少、粘結性優異的高分子粘接劑。丙烯酸樹脂具有優異的的理化性質,與其他涂料組分的匹配性良好,化學結構有助于涂料遇熱膨脹發泡性能的提高,因此應用較為廣泛。
經筆者考察,配方中主要固體粉末原材料如季戊四醇、三聚氰胺、氯化石蠟-70、鈦白粉等,耐水、耐酸、堿、鹽以及耐紫外線的性質比較穩定,對涂料的理化性能和膨脹發泡性能影響不大。而聚磷酸銨作為添加量最多的固體粉末阻燃劑(25%~30%),其產品質量對涂料各項性能指標的影響是很大的。
2.1.1不同APP產品在結構和性能方面的差異
根據報道,APP有6種晶型,通常用到的是Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型的化學結構為:
Ⅰ型的化學結構 |
