CN102206449A - 一种改善膨胀型醋丙防火涂料垂流的新方法 - Google Patents
一种改善膨胀型醋丙防火涂料垂流的新方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明首次将水性环氧乳液为阻燃协助剂添加入水性醋丙防火涂料中，属防火涂料技术领域。它以聚磷酸铵为酸源、季戊四醇为碳源、双氰胺和磷酸氢二铵为气源、热固性的水性环氧乳液和热塑性的醋-丙乳液复配为成膜物，制备了膨胀型水性防火涂料。当水性环氧乳液添加量为6wt％时，灼烧60min后，炭层整体强度达到231g/cm2，膨胀倍率为37倍，木板背火温度仅61℃。在整个灼烧过程中，未发现有任何“垂流”现象发生。而单纯的水性醋丙防火涂料在灼烧时非常容易产生“垂流”现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过添加热固性的水性环氧乳液到纯丙防火涂料中，可有效改善膨胀型醋丙防火涂料在灼烧过程中易“垂流”的新方法，属膨胀型防火涂料技术领域。
技术背景
木材由于具有环保、易加工、力学性能好、环境友好、可再生等优点而广泛地应用于设备的包装、家庭装修、建筑材料等领域。但木材易燃容易引起火灾，因此提高木材的阻燃防火能力是一项重要课题。一般来说，提高木材阻燃防火能力的方法有(一)、将木材浸泡于如磷酸等混合阻燃液体中。该方法能有效地提高木材的氧指数、延缓木材被点燃的时间和燃烧的速率。不足之处是阻燃液的腐蚀性强，在一些场合不宜使用。(二)、将膨胀型防火涂料(IFRC)涂于木材表面。IFRC是一种经济、高效、不影响保护对象性能的防火涂料，有较强的竞争力。
防火涂料主要采用聚磷酸铵为主的膨胀型阻燃剂，其作用机理主要是在火焰或高温下，体系的酸源、碳源和气源发生剧烈的化学反应，将成膜物熔体膨胀并全部或部分炭化，形成多孔、致密、导热系数低隔热能力强的炭化层。炭化层质量对防火的可靠性至关重要。
膨胀型防火涂料必须要使用热塑性成膜物，否则受热不能膨胀发泡。但热塑性成膜物受热下又容易流动使涂膜发生“垂流”现象，从而使防火涂料部分或者整体从木板上脱落，大大降低了防火的可靠性。
本发明选用热固性的水性环氧乳液作为辅助成膜物，它有良好的成炭性、刚性好、粘接力强、模量高、强度高等特点，添加少量热固性的环氧乳液既可以有效减少“垂流”现象发生，同时还可以改善防火涂料的物理性能。
发明内容
本发明的目的在于使用热固性的水性环氧乳液，将其添加入膨胀型水性醋丙防火涂料中，以减少该防火涂料在大火灼烧下发生垂流的可能性。
本发明的技术方案是通过以下途径实现的：季戊四醇、磷酸氢二铵等易吸水材料使用前用溶剂型丙烯酸酯包裹处理。将计量的阻燃粉体和相关助剂放入适量的水中混合均匀，在砂磨机上研磨后，再加入计量的水性环氧乳液与胺固化剂(1∶1重量比)和醋丙乳液，待研磨充分后出料，根据刷涂要求用水调节黏度。将其涂在打磨处理过的150mm×150mm×4mm木板上，每次涂0.2毫米厚左右，涂刷间隔1天，涂5次使木板涂层厚度为(1±0.05)毫米左右，在35℃烘箱中鼓风烘干。
将测试样板放在铁圈上，涂层面朝下，铁圈与酒精喷灯口垂直距离为7厘米，待火焰温度升到1000℃时，将喷灯移到测试样板下燃烧防火涂层，并将用保温材料包裹的温度传感器头固定于木板背火面每5分钟记录一次背面温度。燃烧测试时间为60分钟。
具体应用配比见表1：
表1防火涂料用配方
根据以上技术方案所做的防火涂料，单纯的热塑性TA-3303醋丙乳液作成膜物，由于其熔体强度低而防火效果非常差，当防火涂层遇火后，涂膜膨胀迅速，平均21分钟左右即发生“垂流”并最终脱离木板，使木板失去保护。灼烧 完的膨胀炭层中泡孔普遍较大，炭层很脆弱易碎，炭层强度仅78g.cm-2。当添加热固性的水性环氧乳液后防火效果大大提高，当添加6wt％水性环氧乳液后，当防火涂层遇火后，涂膜受热后均匀地膨胀，平均20分钟以后膨胀速度变慢，隔热的炭层泡孔基本形成。灼烧60分钟后，不出现“垂流”和“脱板”现象。灼烧后的炭层整体强度为231g/cm2，超过了最高级别的炭化层整体强度要求(200g/cm2)。从膨胀倍率看，单纯醋丙乳液作成膜物，膨胀时间短膨胀倍率较高，但炭层质量差。添加3～9份水性环氧乳液后，遇火后较均匀地膨胀，膨胀倍率依然可以达到40倍左右，炭层质量较好。形成的膨胀炭层泡孔大多数为闭孔结构，泡孔分布致密并均匀连续，泡孔体积小，肉眼可见的大孔较少。但当水性环氧乳液添加达到12份后，膨胀倍率明显减少，并且炭化层表面有些许裂纹。这可能是因为过量环氧的加入使涂膜熔体强度过大，这样使得受热过程中产生的气体大量积累，到一定量后冲破热塑性成膜物，使得后续产生的气体继续溢出，从而使涂膜没有充分均匀地膨胀，并使表面产生明显裂纹。总的说来，添加入适量的(6-9wt％)水性环氧乳液可有效改善醋丙防火涂料的防火性能，尤其是减少“垂流”现象发生。
附图说明
图1：添加6wt％环氧乳液燃烧后的膨胀炭层电镜图
具体实施方式
下面具体描述本发明的具体实施方式。
将适量热固性的水性环氧乳液添加进作为成膜物的醋丙乳液中，可有效改善纯热塑性醋丙乳液防火涂料的膨胀炭层质量，并可防止炭层“垂流”和脱板现象发生。
实施例1：
使用10克TA-3303醋丙乳液，17.5克聚磷酸铵，6.9克双氰胺，6.9克磷酸氢二铵，6.4克季戊四醇，分散剂、消泡剂共1克。混匀研磨后，涂于4毫米厚的木板上。受火后涂膜即迅速膨胀，燃烧14min后，即发生“垂流”现象。 平均21min左右即脱板停止测试。
实施例2：
使用7.5克TA-3303醋丙乳液，17.5克聚磷酸铵，6.9克双氰胺，6.9克磷酸氢二铵，6.4克季戊四醇，分散剂、消泡剂共1克，水性环氧乳液和胺固化剂共1.4克。混匀研磨后，涂于4毫米厚的木板上。受火后涂膜较快膨胀，燃烧15min后，膨胀速度变慢。42min时开始有轻微脱板发生。
实施例3：
使用7.5克TA-3303醋丙乳液，17.5克聚磷酸铵，6.9克双氰胺，6.9克磷酸氢二铵，6.4克季戊四醇，分散剂、消泡剂共1克，水性环氧乳液和胺固化剂共2.8克。混匀研磨后，涂于4毫米厚的木板上。受火后涂膜较均匀膨胀，20分钟后膨胀速度很慢。无“垂流”现象，未脱板。
实施例4：
使用7.5克TA-3303醋丙乳液，17.5克聚磷酸铵，6.9克双氰胺，6.9克磷酸氢二铵，6.4克季戊四醇，分散剂、消泡剂共1克，水性环氧乳液和胺固化剂共4.2克。混匀研磨后，涂于4毫米厚的木板上。受火后涂膜较均匀膨胀，20分钟后膨胀速度很慢。无“垂流”现象，未脱板。
实施例5：
使用7.5克TA-3303醋丙乳液，17.5克聚磷酸铵，6.9克双氰胺，6.9克磷酸氢二铵，6.4克季戊四醇，分散剂、消泡剂共1克，水性环氧乳液和胺固化剂共5.6克。混匀研磨后，涂于4毫米厚的木板上。受火后涂膜较均匀膨胀，14分钟后膨胀速度很慢。无“垂流”现象，未脱板。但炭层表面有可见裂纹。
Claims (2)
1.一种将适量热固性的水性环氧乳液添加进作为成膜物的醋丙乳液中，可有效改善纯热塑性醋丙乳液防火涂料的膨胀炭层质量，并可防止炭层垂流和脱板现象发生。
2.一种实现如根据权利要求1所述的防止醋丙乳液膨胀型防火涂料发生“垂流”现象的方法，其特征在于它的应用配方为：使用7.5克TA-3303醋丙乳液，17.5克聚磷酸铵，6.9克双氰胺，6.9克磷酸氢二铵，6.4克季戊四醇，分散剂、消泡剂共1.0克，水性环氧乳液及胺固化剂共2.8克。
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