晶须材料在防火涂料上的应用

在防火涂料中可以应用的晶须材料主要有：水合碱式硫酸镁晶须、氢氧化镁晶须等,其中最具代表性的是水合碱式硫酸镁晶须。水合碱式硫酸镁晶须加入丙烯酸树脂基涂料、环氧树脂基涂料等树脂基涂料中,能使涂料黏度成指数增加,具有很好的增稠性和触变性,可大大提高使用性能和涂抹效果。这一特性使它们在涂料和黏合剂领域有很好的应用

前景。

目前,市场上销售的钢结构防火涂料,无论厚涂型、薄涂型还是矿物棉类建筑防火隔热涂料,其中都或多或少地添加了岩棉纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维等纤维材料,其目的就是减少施工过程或涂层初期干燥过程中出现的龟裂现象；同时加入高熔点的无机纤维,能增加涂层的火焰中的整体性及涂层在火灾中骤冷骤热情况下不易开裂等性能。另外,纤维材料的增强作用和增稠作用,可以使得涂料施工每一遍的厚度增加,减少了施工次数,从而降低了施工费用并缩减了工期。

超薄型钢结构防火涂料虽然理化性能强于厚涂型、薄涂型钢结构防火涂料,但是其由于自身组分及配比的关系,其每遍涂刷量较少,一般一遍涂层厚度只能达到0.2～0.6 m m,如果要达到涂刷规定的厚度一般要十几遍以上,施工耗时耗力。如果强行增加每遍的厚度,就会造成涂层流坠、滴落、乳突、开裂等现象,既浪费材料,又达不到良好的后期效果。超薄型钢结构防火涂料多采用丙烯酸树脂基或环氧树脂基,如果采用硅酸铝纤维等纤维材料填充,由于这类纤维平均直径为3～8 μ m,长度达到100～250 m m,必然造成涂料分散困难,涂料中出现许多颗粒状物质,并且有少量结块,涂层外观粗糙,涂层受热发泡能力、隔热隔火能力大幅度下降,

这就失去了超薄型钢结构防火涂料的固有特性,无法达到国家标准规定的该类产品厚度(2.00±0.20) m m、耐火极限达到1.0 h的要求。基于以上的情况,采用直径为0.8～1.2 μ m、长度为 20～200μ m的 水合碱式硫酸镁晶须材料填充。按一定的比例(一般小于5%,质量分数)高速搅拌分散到已有的超薄型钢结构防火涂料中,在15 m i n内就可以完全分散均匀,涂料黏度增加了1倍。经搅拌后涂料状态呈均匀细腻状态,无结块；施工厚度从原来的0.5m m提高到0.9 m m,防流挂性能提高；测试其性能,粘结强度从0.64 M P a提高到1.28 M P a,耐水、耐冷热循环性能都显著提高；在耐火试验中,防火涂层膨胀倍数大约达到25倍,可发现晶须的加入提高了涂层及炭化层在火焰中的强度(见图1),形成了较为致密且完整的炭化保护层,避免分解反应中逸出大量的气体造成炭化层结构的破坏,提高了炭层致密性、炭层硬度、耐火时间。但是晶须材料也不是无限制地添加,当添加的质量分数超过5%后,会对超

薄型钢结构防火涂料的膨胀性造成较大的影响,当达到7%后,防火涂层膨胀倍数下降到2倍左右,这就极大地减少了涂层的耐火时间。

2 石墨插层化合物在防火涂料中的应用

石墨插层化合物是由天然鳞片石墨经化学处理而成,在受到高温时,石墨插层化合物吸留在层形点阵中的化合物分解逸出,从而导致石墨沿着结构的轴线呈现出数百倍的膨胀。石墨插层化合物,在受热条件下,石墨插层化合物膨胀时吸收大量的环境热量,体积急剧膨胀,窒息了火焰；同时生成的膨胀物,膨胀倍数在几十到200之间,主要成分是碳,具有耐800～1 200 ℃高温、结构疏松、有良好的防火隔热作用,覆盖在基材的表面,如同膨胀防火涂料发生反应后得到的隔热层,使得达到隔绝火源、延迟或中断火焰蔓延的作用；另外石墨插层化合物膨胀时,其夹层释放出的酸根粒子,不但促进了可燃材料的脱水炭化,而且其与链反应中的自由基粒子结合,中断了链反应的进行,延长了耐火时间。

由于石墨插层化合物和膨胀型防火涂料有相同的防火隔热机理,相似的热膨胀倍数,所以可以将两者的特点结合,提高和改善防火涂料的各项性能。石墨插层化合物的颗粒大小及插层反应的程度对其热膨胀倍数有影响,因此我们选用较低热膨胀倍数 (约30左右)和较小颗粒度(约150 μm)的石墨插层化合物,比较适合钢结构用膨胀型防火涂料的体系。

并且将石墨插层化合物的质量分数控制在5%以内,在涂料体系膨胀反应的过程中,由于石墨插层化合物受热后变为许多大小长短不一的“膨胀石墨蠕虫”,较均匀地穿插交织于涂料膨胀炭质层中,成为整个炭质保护层体系的筋骨,使得涂料体系发泡更均匀,结构更坚固,所以涂料体系的耐火冲击强度加大,耐火时间大大延长(最高增加10%左右)。而质量分数超过5%后,则表现的主要是石墨插层化合物的特性,在膨胀反应的过程中“膨胀石墨蠕虫”更像整个体系的“刺头”,会较多地从膨胀炭质层中贯穿而出,飞扬到体系之外,从而破坏了体系的完整性,降低了结构强度,造成耐火时间缩短。另外,由于石墨是黑色物质,添加过量的石墨插层化合物会使得整个涂料体系颜色加深,所以浅色涂料体系也不适合添加过多的石墨插层化合物。石墨插层化合物是鳞片状结构,添加在超薄型钢结构防火涂料体系中,可以增加涂料的耐水性和耐候性,另外由于石墨是良好的电导体,制得的涂料可防止静电荷的聚集,用于石油储罐,达到防火防静电的双重效果。

防火涂料的进一步发展和性能改进,离不开新技术、新材料的发展。以上所列出的防火涂料用无机材料只是其中的一小部分,另外还有其他纳米材

(2) 稳定一支科研队伍,按照科研程序进行严谨的、科学的、系统的试验；

(3) 加强技术交流,加强与同行业之间的交流,及时了解国内外信息

中国是集装箱制造大国,水性集装箱涂料的研究可以节约能源,减少环境污染,减少对生产线工人的伤害,是涂料发展的必然趋势。水性集装箱涂料的开发需要解决防腐性能、施工性能、成本三个技术难题,是一项长期而且系统的工作,需要加强与研究机构、原料厂家以及企业与企业之间的紧密合作与交流,相信随着更多涂料厂家的加入,必然会推动水性集装箱涂料技术的不断进步,推动集装箱行业的变革。水性集装箱涂料的开发应用可以在工业防腐涂

料领域起到示范作用,带动新型水性树脂、助剂、防锈颜料等原料的发展,推动其他行业水性防腐涂料技术的革新,具有广泛的社会效益和经济效益