有机膨胀型防火涂料垂流的成因及对策研究.pdfVIP

维普资讯 46 师 华等 ：有机膨胀型防火涂料垂流的成因及对策研究 2003年第 6期 有机膨胀型防火涂料垂流的成 因及对策研究 师 华，熊家锦 ，肖利鹏 (北京航 空材料研 究院，北京 100095) 摘要 ：就季戊 四醇一三聚氰胺一聚磷酸铵膨胀防火涂料体系配方研究中出现的垂流现象进行 了相关的分析并提 出了一些 对策。 关■词：膨胀 ；防火涂料；垂流现象 ；熔滴现象 O 前言 在研制聚丙烯酸树脂一季戊 四醇一三聚氰胺一聚磷 酸铵体系的膨胀型防火涂料过程中，我们发现在对涂 料进行耐火极限及抗火焰冲击性能的检测时，出现 了 已膨胀炭化的部分与基材发生相对位移 (这种现象类 似于塑料或橡胶遇火时的熔滴现象)，我们称之为垂 流：有的在移动较小一段距离后膨胀体全部炭化、垂流 1．基材；2．封闭气泡； 得 背温在 160。 停止 ；有 的情形 比较严重 ，会造成膨胀体整体从基材上 3．致密膨胀体；4．软化体 ～19O℃ 的持续 脱落下来 ；有些情况下甚至会 出现多次垂流。试验发现 图1 垂流现象示意图 时间增长 ，由于 垂流通常发生在基材背温为 16O～190℃的温度范 围 外侧膨胀体的阻隔，溶剂和少量水蒸汽既不可能被膨 内。对于具有优 良耐火性能的涂料配方 ，如果不解决其 胀体所吸收，又不可能快速从膨胀体 中扩散到外界，造 垂流问题 ，将注定其成为产品的可能性被否定 。在基本 成这一部分涂料脱水酯化炭化速率不够 ，使处于软化 上不降低其耐火性能的同时，对改善垂流问题进行一 状态的涂层膨胀体增厚、保持时间加长，故使垂流严重 些必要的研究，将会对膨 胀型防火涂料 的实际研制提 化。还有可能是 由于溶剂在此时也起到 了发气剂的作 供有益的指导。 用，使膨胀速率过快 。 2．2 涂覆量 (或涂层厚度)对垂流 的影响 1 防火涂料垂流现象的产生 在 同一配方 、相同试板、相 同测试方法 ，不同的涂 在对涂料耐火极限及抗火焰冲击性能检测时，检 覆量条件下 ，涂覆 70g的试样垂流严重情况涂覆 测试样为 200ITIITI×200ITIITI×1ITIITI的钢板上涂覆一 100g的试样涂覆 140g的试样 。在工字钢梁检测中 定量的防火涂料 ，待涂层 固化后 ，垂直 固定试样 ，用汽 也得到相同的结果。究其原因是 ：涂覆量少 的试样 ，厚 油喷灯进行试验 。喷灯 口离涂层约 10cm远 ，火焰处于 度较薄 ，在这较薄 的涂层范围内温差较小 ，全部涂层几 试样 中央，耗油量为 7～8g／min。发现一些在小样检 乎 同时处在与喷灯前端相 同的火场条件下 ，几乎 同时 测中耐火性能优 良的试样。在这种检测情况下 ，当背温 膨胀炭化 ，在膨胀体与基材之间没有膨胀炭化而呈软 在 160~190℃范围内，已膨胀炭化的部分与基材之 间 化状态的涂层较少 ，因此垂流现象要减弱得多 。而且涂 的涂层开始软化、熔融并产生大量封闭气泡 ，随后膨胀 层愈厚，膨胀体愈高，悬臂距离加大，垂流力矩加大也 体产生向下移动 ，这种情况我们称之为垂流现象 (类似 是原因之一 。 于塑料或橡胶遇火时的熔滴现象)，如图 1所示 。该现 2．3 火场 (火焰大小)对垂流的影响 象的产生显然会严重影响防火涂料的耐火性能 。 火场热通量较大时(或火焰较大时)垂流现象会减 弱 。对于一些配方 的涂层 ，在火场不很苛刻的情况下 ， 2 外因对垂流现象的影响 还会出现多次垂流 。 2．1 涂层干、湿状况对垂流的影响