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可膨胀石墨在膨胀型钢结构防火涂料的应用
时间: 2020-03-09 07:33     作者: 新沙巴体育网站

  (1.先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092;2.同济大学材料科学与工程学院,上海200092)

  慧聪表面处理网:摘要:为了克服钢结构防火涂料膨胀发泡层蓬松易脱落和易开裂的缺点,采用可膨胀石墨来改善防火涂料发泡层的结构。研究了可膨胀石墨对发泡层形貌和钢结构耐火极限的影响。结果表明,可膨胀石墨膨胀后成“蠕虫”状穿插于发泡层中,起到增强作用,使炭质层结构更致密。采用膨胀容积为180mL/g、粒径为0.18mm、起始膨胀温度为150℃的可膨胀石墨时,当添加量为3%时具有较好的改性作用。

  可膨胀石墨在受到150℃以上高温时,其层间的H2SO4与石墨发生氧化还原反应释放出气体,而使石墨膨胀,体积可增大100倍左右。膨胀后的石墨由“鳞片”状变成密度很低的“蠕虫”状,能够形成非常良好的绝热层,有效隔热。炭为膨胀后的主要成分,能够耐700℃的高温,而且反应产生的烟气少,在阻燃材料和环保材料中具有广阔应用前景。膨胀型钢结构防火涂料遇火即膨胀炭化,形成一个比原涂层厚十几倍乃至几十倍的多孔发泡层,导热系数低,可隔绝火焰对钢材的直接作用,显著降低热通量,使钢结构温度在2h内不超过临界温度540℃,从而有足够的时间灭火,防止钢结构建筑坍塌。但是,发泡产生的气孔大小不均匀或膨胀高度过高会使发泡层蓬松,在火焰气浪的冲刷下往往受力不均或强度不够而出现开裂、脱落的现象,从而失去防火效果。因而,发泡层结构的不稳定将直接导致钢结构耐火极限的下降。本研究将可膨胀石墨应用到钢结构防火涂料中,利用其膨胀后成“蠕虫”状穿插于发泡层中,起到增强纤维的作用,使发泡层气孔更细小均匀,结构更致密,从而防止其开裂和脱落,提高其耐火极限。

  硅丙乳液(SD-528):工业级,南通生达化工有限公司生产;聚磷酸铵(DP=1000):工业级,山东寿光卫东化工有限公司;三聚氰胺:化学纯,上海化学试剂公司;季戊四醇:化学纯,上海化学试剂公司;可膨胀石墨:工业纯,保定市艾可森碳素制品有限公司。可膨胀石墨具体技术参数参见表1。

  按表2给出的配方在容器里加入相应比例的防火助剂(聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺)、可膨胀石墨与适量水,用高速搅拌机(转速800r/min左右)在常温下搅拌20min,使其分散混合均匀。将浆液在三辊机上研磨两次,使填料和防火助剂颗粒达到一定的细度。将乳液加入制得的浆液中,然后加入适量成膜助剂,用玻璃棒稍微搅拌均匀后,用高速搅拌机(转速400r/min左右)常温下搅拌5min,得到防火涂料。

  参照钢结构防火涂料GB14907—2002《钢结构防火涂料》的规定,将制得的涂料涂刷于钢板(150mm×70mm×1mm),并水平放置自然晾干,经过24h待表面干燥后先用砂纸轻微打磨涂层表面,然后再次涂刷一遍。重复涂刷10~12次,直至涂层厚度达到2mm。涂刷好的样板放置养护7天后,即可进行性能测试。

  防火涂料的耐火极限采用如图1所示的试验装置测定。钢板涂层面距火焰氧化层高度为10cm。钢板背面用热电偶测温,并通过数据记录器(台湾群特有限公司Center305型)记录并绘制曲线涂料的热性能测试

  将制备好的样板表面涂层刮下并研磨成细度约为100μm的粉末。取三种试样各10mg,采用TG/DSC综合热分析系统(德国NETZSCHSTA449C)在空气气氛下测定3组试样的热失质量(TG)与差热扫描量热图(DSC)曲线]

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