0 前 言

采用膨胀型防火涂料替代普通涂料用于建筑装饰, 是减少火灾隐患的重要途径。随着人们环保意识的逐渐增强, 乳液型防火涂料逐渐代替溶剂型防火涂料, 在防火涂料中占有越来越大的比例, 因此研究乳液型膨胀防火涂料中乳液种类对涂料理化性能和防火性能的影响, 是进一步发展和推广乳液型膨胀防火涂料的关键问题。目前广泛采用的膨胀型防火涂料的主要作用机理是通过形成膨胀炭层, 阻止热量传递以达到防火的目的。膨胀炭层的形成一般要经过以下过程: 酸源受热放出无机酸, 多元醇酯化, 进而脱水炭化, 反应生成的水蒸气及一些不燃性气体使炭层膨胀, 终形成一层多微孔的炭层 。
膨胀型防火涂料主要由成膜物质、脱水催化剂、炭化剂、发泡剂、颜填料和助剂等组成:
( 1) 成膜物质 试验主要考察聚醋酸乙烯酯( PEA)乳液、苯丙乳液和纯丙乳液3种成膜物质对防火涂料性能的影响;

( 2)脱水催化剂 采用聚磷酸铵( APP) , 其受热分解生成的磷酸是较强的脱水剂, 可促进有机物脱水, 加速分解反应的进行, 形成炭质层, 后转化成聚偏磷酸, 在材料表面形成固相层, 隔绝空气和热量, 并具有低烟、无毒等优点, 其含磷、含氮量多, 热稳定性好;
( 3)炭化剂 一般情况下采用高含碳量, 低反应速度的物质作炭化剂比较合适。由于脱水催化剂聚磷酸铵热分解温度较高, 因此特选热稳定性较高的季戊四醇与之配用。季戊四醇的分解温度高达280 ℃ 左右,它能在由聚磷酸铵分解产生的酸的作用下脱水成炭,终形成良好的膨胀发泡层;

( 4)发泡剂 可选用和聚磷酸铵分解温度适应的三聚氰胺或六次甲基四胺, 本试验采用六次甲基四胺;
( 5)颜填料 试验中采用钛白粉作为着色颜料, 另外还可以加入少量玻璃纤维、酚醛纤维等, 这些无机添加剂不仅能使涂料膨胀发泡层致密, 而且它们在受火时不会成为气体化合物而烧失;

( 6)助剂 为提高涂料的稳定性和施工性, 在配制过程中可加入适量的分散剂、增稠剂、乳化剂以及成膜助剂醇酯 -12等。
 

1 试 验

1. 1 原 料

苯丙乳液、纯丙乳液(工业级, 固体含量46%),PEA 乳液(工业级), 聚磷酸铵(工业级) , 季戊四醇(分析纯), 六次甲基四胺(化学纯), 钛白粉( R- 930, 工业级) , 醇酯-12, 乳化剂OP-10(化学纯), 731分散剂。

1. 2 涂料的制备

乳液型膨胀防火涂料基本配方见表1 。试验中乳液型膨胀防火涂料以聚磷酸铵作为脱水催化剂, 其在高温下分解放出磷酸, 使羟基化合物(主要是炭化剂)脱水焦化, 并对产生的发泡层起到催化作用; 发泡剂六次甲基四胺遇火受热分解出不燃气体H2O和NH3; 炭化剂季戊四醇在高温和酸的作用下,失水炭化成炭质骨架, 三者共同作用可形成疏松的泡沫层结构。