温度对水性钢结构防火涂料性能的影响研究.pdf

第 1 8卷第 1期 2 0 1 5年 2月 建筑材料学报 J OURNAL OF BUI L DI NG MATE RI ALS VoL I 8， NO．1 F e b ． ， 2 0 1 5 文章编 号 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 5 0 1 0 0 5 4 0 6 曰 皿 度对 水性钢结构 防火涂料性 能的影 响研 究 王 国建 ， 董 颖 I ． 同济 大学 材料 科学 与工 程学 院 ， 上 海 2 0 1 8 0 4 ； 2 ． 同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室 ， 上海 2 0 1 8 0 4 摘要制备 了环氧基 水性超薄膨胀型钢结构防 火涂料 ， 采用 F T I R， T GA和 S E M 等研 究 了高低 温 老化 对 其 性 能 的影 响 ． 结果表 明 防 火涂 料 的 防 火 性 能 、 热稳 定 性 、 高 温 耐 烧 蚀 性 以 及 炭 化 层 的 强度 均 随 着 老化 温 度 的提 高而 降低 ． 这是 由 于防 火 涂 料 中的 防 火 助 剂 随 着 高 温 老化 过 程 的进 行 不 断 迁移 损 失 所致 ， 老 化 温 度越 高 ， 防 火助 剂 的损 失 越 严 重 ． 进 一_步 的研 究 表 明 ， 防 火 助 剂 的 损失导致 防火涂料的膨胀性能发生变化 ， 炭化层 的泡孔尺寸变大 ， 分布不再均 匀， 从 而使炭化层 强度 降低 ． 关键词 防火涂料；膨胀型；老化 ；温度 ；高低温老化 中图分 类号 T U5 4 5 文献标 志码 A d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 7 ～ 9 6 2 9 ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 l O Re s e a r c h o n An t i _ t he r mo a g i n g Pr o p e r t i e s o f W a t e r - Bo r ne Fi r e Re t a r d a n t Co a t i ng s f o r S t e e l S t r u c t u r e WANG Gu o j i a n ～。 DONG Y i n g 1 ． S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g，To n g j i Un i v e r s i t y ，S h a n g h a i 2 0 1 8 0 4 ，C h i n a ；2 ． Ke y L a b o r a t o r y o f Ad v a n c e d Ci v i 1 En g i n e e r i n g Ma t e r i a l s o f Mi n i s t r y o f Ed u c a t i o n，To n g j i Un i v e r s i t y ，Sh a n g h a i 2 0 1 8 0 4。Ch i n a Ab s t r a c t An t i t h e r mo a g i n g p r o p e r t y o f wa t e r b o r n e u l t r a t h i n i n t u me s c e n t f i r e r e t a r d a n t c o a t i n g f o r s t e e l s t r uc t ur e wi t h e po xy r e s i n a s b i nd e r wa s s t ud i e d by m e a ns of FTI R，TGA ，SEM ，e t c ． The r e s ul t s s ho w t ha t t he f i r e pr o o f pr o pe r t y，t he r m a l s t a bi l i t y， a nt i - a bl a t i o n und e r hi g h t e m p e r a t u r e a nd c ha r s t r e ng t h o f t h e c o a t i n g d e c r e a s e wi t h t h e i n c r e a s e o f t h e a g i n g t e mp e r a t u r e ．FTI R r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h i s wa s b e c au s e o f t he mi g r a t i o n be ha v i o r o f t he f i r e r e t a r d a nt a d d i t i v e s d ur i n g t he a g i n g pr o c e s s ． Th e f i r e r e t a r d a n t a d di t i v e s we r e l e s s e ne d du e t o t hi s mi g r a t i o n be h a v i o r，a n d t h e l os s o f t he a dd i t i v e s i n c r e a s e s wi t h t he r i s e o f t he a g i ng t e mpe r a t ur e ． Fur t he r s t u dy p r o ve d t ha t t he l o s s of t he f i r e r e t ar d a n t a d di t i ve s c ha ng e d t he i n t u me s c e n t b e h a v i o r ．Th e c e l l s i z e i n t h e f o a m s t r u c t u r e i n c r e a s e s ，a n d t h e i r d i s t r i b u t i o n b e c o me s n o n u n i f o r m ；t hi s a l s o r e d uc e s t h e s t r e n gt h o f t h e c ha r l a ye r ． Ke y wo r d sf i r e r e t a r d a nt c o a t i ng；i n t ume s c e n t ；a gi n g；t e mpe r a t ur e；t he r mo a g i n g 随着建筑业 的高速发展 ， 人们对建筑装饰性和 安全性的要求越来越高 ， 防火涂料的应用逐渐 广泛 起来[ 1 ] ． 目前 ， 防火涂料的性能测定均以新制备涂料 为样本来进行． 事实上 ， 大气中的太阳辐射、 水分、 温 度的变化 以及氧气、 臭氧的作用 等因素都可能对涂 料的结构与性能造成破坏l 2 ] ， 因此在 火灾发 生时， 防火涂料是否还能够保 持高性能参数 ， 已成为防火 涂料设 计 、 生产 和应用 中被 广泛 关 注 的问题 ． 试 验证 明 ， 某 些 防火 涂 料样 品经 过 1 0 0 h的 人 工 加速 老 化 试 验后 ， 即丧失 了受 火后 形成膨 胀 炭化层 的 性 能 ， 不 能对钢结构产生防火隔热的保护作用口 ] ． 近年来 ， 对 防火涂料耐老化性能的研究逐渐增多 ’ 6 1 1 ] ， 但主要 集中在涂料配方的改 良方面， 仅简单地表征涂料改 良配方的耐老化性能 ， 对于其防火性能随高低温老 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 7 2 1 ；修订 日期 2 0 1 3 - 0 9 - 1 6 第一作者 王 国建 1 9 5 3 一 ， 男 ， 浙 江诸 暨人 ， 同济大学教授 ， 博士生导师 ， 博士． E ma il wa n g g j t o n g j i ． e d u ． c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 王国建 ， 等 温度对水性钢结构 防火涂 料性能的影响研究 5 9 [6] [7] [8] [ 9] [ 1 0 ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] s i s t a n c e o f p a s s i v e f i r e p r o t e c t i o n c o a t i n gs a f t e r l o n g ～ t e r m we a t h e r i n g [ J ] ． P r o c e s s S a f e t y a n d En v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n ， 2 O1 0， 8 8 1 1 1 9 ． W ANG Z。 HAN E。 LI U F， e t a 1 ． Th e r ma l b e ha v i o r o f n a n o Tj O2 i n f i r e r e s i s t a n t c o a t i n g [ J ] ． J o u r n a l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e ＆ Te c h n o l o g y ， 2 0 0 7 ， 2 3 4 5 4 7 5 5 0 ． W ANG Z， H AN E， KE W ． Ef f e c t o f n a n o p a r t i c l e s o n t h e i m - pr o v e me n t i n f i r e - r e s i s t a n t a nd a n t i- -a g i n g p r o p e r t i e s o f f l a me - r e t a r d a n t c o a t i n g [ J ] ． S u r f a c e a n d C o a t i n g s Te c h n o l o g y ， 2 0 0 6 ， 2 0 0 2 0 5 7 0 6 5 7 1 6 ． RA0 C， CHEETHAM A． Sc i e nc e a n d t e c h n o l o g y o f n a n o ma t e r i a l s l C u r r e n t s t a t u s a n d f u t u r e p r o s p e c t s [ J ] ． J o u r n a l o f Ma t e r i a l s Ch e mi s t r y， 2 0 01 ， 1 1 1 2 2 8 87 2 8 9 4 ． W ANG Z， HAN E。 KE W ． Fi r e r e s i s t a nt e f f e c t o f n a n o c l a y o n i n t u me s c e n t n a n o c o mp o s i t e c o a t i n g s [ J ] ． J o u r n a l o f Ap p l i e d Po l y me r S c i e n c e ， 2 0 0 6， 1 0 3 3 1 6 8 1 1 6 8 9 ． W U K．W ANG Z．I n t u me s c e n t f l a me r e t a r d a t io n o f EVA u s i n g mi c r oe n c a ps u 1 a t e d a mmo n i u m p o l y ph o s p h a t e a n d p e nt a e r y t h r i t o l s [ J ] ． P o l y me r - p l a s t i c s Te c h n o l o g y a n d E n g in e e r i n g ， 2 0 0 8， 4 7 3 2 4 7 - 25 4 ． N I E S， H U Y，S ONG L，e t a 1 ．S y ne r g i s t i c e f f e c t b e t we e n a c h a r f o r mi ng a g e nt CFAa n d mi c r o e n c a ps u l a t e d a mmo ni u m p o l y p h o s p h a t e o n t h e t h e r m a l a n d f l a me r e t a r d a n t p r o p e r t i e s o f p o l y p r 0 p y 1 e n e [ 刀． P o l y me r s f o r Ad v a n c e d Te c h n o l o g i e s ， 2 0 0 8， 1 9 8 1 0 7 7 1 0 83 ． RHYS J ，I n t u me s c e n t c o a t i n g s a n d t h e i r u s e s [ J ] ．F i r e a n d Ma t e r i a l s ， 1 9 8 0， 4 3 1 5 4 1 5 6 ． [ 1 3 1 GU J ， Z HANG G， D ONG S， e t a 1 ． S t u d y o n p r e p a r a t i o n a n d f i r e r e t a r d a n t me c h a n i s m a n a l y s i s o f i n t u me s c e n t f l a me - r e - t a r d a n t c o a t i n g s [ J ] ． S u r f a c e a n d C o a t i n g s T e c h n o l o g y， 2 0 0 7 ， 2 01 1 8 7 83 5 - 7 8 4 1 ． [ 1 4 ] CHE N X， HU Y， J I AO C ，e t a 1 ．P r e p a r a t i o n a n d t h e r ma l p r o p e r t i e s o f a n o v e l f l a me r e t a r d a n t c o a t i n g[ J ] ．P o l y me r De g r a d a t i o n a n d S t a bil i t y， 2 0 0 7， 9 2 6 1 1 4 1 1 1 5 0 ． [ 1 5 ] C OS T A L， C AMI NO G ． Th e r ma l b e h a v i o u r o f me l a mi n e [ J ] ． J o u r n a l o f Th e r ma l An a l y s i s a n d Ca l o r i me t r y ， 1 9 8 8， 3 42 l 4 2 3 4 2 9 ． [ 1 6 ] XU w， Z HAN G H， YAN G Z ， e t a 1 ．T h e e f f e c t i v e t h e r ma l c o n d u c t i v i t y o f t h r e e - d i me n s i o n a l r e t i c u l a t e d f o a m ma t e r i a l s [ J ] ． J o u r n a l o f P o r o u s Ma t e r i a l s ， 2 0 0 9 ， 1 6 1 } 6 5 7 1 ． [ 1 7 ] 邵琼芳 ， 董明 ， 陈帅华 ， 等． 交联共 聚物 的红外光谱定量分析研 究口] ． 光谱学与光谱分析 ， 2 0 0 8 ， 2 7 1 2 2 4 4 5 2 4 4 7 ． SHAO Qi o n g f a n g， DONG M i n g， CHEN Sh u a i h u a ， e t a 1 ． S t u d y o n q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s o f c r o s s l i n k e d c o p o l y me r b y I R[ J ] ． S p e c t r o s c o p y a n d Sp e c t r a l Ana l y s i s ， 2 0 0 8， 2 7 1 2 2 4 4 5 2 4 4 7 ． i n Ch i n e s e [ 1 8 ] WAN G G， YAN G J ． I n f l u e n c e s o f mo l e c u l a r we i g h t o f e p o x y b i n d e r o n f i r e p r o t e c t i o n o f wa t e r b o r n e i n t u me s c e n t f i r e r e s i s t i r e c o a t i n g [ J ] ． S u r f a c e a n d C o a t i n g s Te c h n o l o g y ， 2 0 1 I ， 2 0 6 8 - 9 l 21 4 6 - 2 1 5 1 ． [ 1 9 ] B O UR B I GO T S ， L E B M ， DE L OB E L R ． C a r b o n i z a t i o n me c h a n i s m s r e s u l t i ng f r o m i n t u me s c e n c e a s s o c i a t i o n wi t h t h e a m mo n i um p o l y ph 0 s p h a t e p e nt a e r y t hr i t 0 1 f i r e r e t a r d a nt s ys t e m 口] ． C a r b o n ， 1 9 9 3 ， 3 1 8 1 2 1 9 1 2 3 0 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m