論發(fā)泡劑在鋼結(jié)構(gòu)防火涂料性能中影響1G
近年來，現(xiàn)代化廠房、機場候機樓、影劇院、體育館、大型超市等大跨度建筑物廣泛采用鋼結(jié)構(gòu)。鋼材作為主要結(jié)構(gòu)材料，具有跨度大、自重輕、可預制加工等諸多優(yōu)點。由于鋼材自身不燃，因此鋼結(jié)構(gòu)的防火隔熱保護問題曾一度被人們所忽視；據(jù)國內(nèi)外相關(guān)資料報道和專業(yè)機構(gòu)的試驗結(jié)果顯示，鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能遠比磚石結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差。鋼材的力學性能是溫度的函數(shù)，機械強度隨溫度的升高而降低；鋼材失去承載能力安全生產(chǎn)時的溫度，定義為鋼材失效的臨界溫度；通常建筑用鋼材的臨界失效溫度為540℃。對于建筑火災，溫度大多在800～1200℃之間。國際標準火災升溫曲線公式為：
T-TO=3451g(8t+1)
式中T-火場溫度(℃)，TO-火災前室溫(℃)，t-時間(min)
由上式可知，在火災發(fā)生的10分鐘內(nèi)，火場溫度可高達700℃以上。
對于裸露的鋼構(gòu)件，只需幾分鐘，溫度就可達到臨界值，在縱向壓力和橫向拉力作用下，鋼結(jié)構(gòu)扭曲變形、跨塌毀壞。由此可見，不作防火保護的鋼結(jié)構(gòu)，遭遇火災時的危險性是非常大的。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是涂覆于鋼結(jié)構(gòu)建筑物或構(gòu)筑物表面的一種涂料，具有一定的裝飾作用，遇火災時能迅速膨脹形成耐火絕熱保護層，以滿足建筑設(shè)計防火規(guī)范的要求。
發(fā)泡劑是防火涂料在高溫火焰作用下形成海綿狀或蜂窩狀阻燃隔熱膨脹炭化層的重要組分。發(fā)泡劑含量以及復合發(fā)泡劑配比的不同，直接影響著防火涂料的阻燃隔熱性能，含量過高、過低或配比不恰當都不利于形成優(yōu)質(zhì)的炭化層。本篇文章主要討論了發(fā)泡劑含量以及復合發(fā)泡劑配比對防火涂料性能的影響。
一、發(fā)泡劑含量對防火涂料性能的影響
1、 防火涂料的制備及其理化性能
在其他組分確定的條件下，探討發(fā)泡劑對膨脹型安全生產(chǎn)防火涂料性能的影響。取發(fā)泡劑樣品，其配方變化量見表1。從表2可以看出，該系列防火涂料的理化性能均能符合膨脹型防火涂料的國家標準《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》(GB14907-94)。
2、燃燒實驗結(jié)果
(1)鋼板背部溫度
經(jīng)涂覆防火涂料的鋼板背部溫度隨發(fā)泡劑含量的變化關(guān)系見圖1。當發(fā)泡劑含量為13%～14%時(R 1、R 2、R 3)，隨發(fā)泡劑含量的增加，涂覆鋼板的背部溫度逐漸降低(當發(fā)泡劑含量為13.56%時，鋼板背部溫度最低，低于150℃)；當發(fā)泡劑含量超過14%時，隨發(fā)泡劑含量增加，涂覆鋼板的背部溫度逐漸升高，防火阻燃隔熱性能下降。
圖2顯示了涂層膨脹倍數(shù)隨發(fā)泡劑含量的變化關(guān)系?？芍?，在發(fā)泡劑含量為13%～14%時(R1、R2、R3)，隨發(fā)泡劑含量的增加，防火涂料的膨脹倍數(shù)逐漸增加； R3的膨脹倍數(shù)最高，達到22.77倍；當發(fā)泡劑含量超過14%時，隨發(fā)泡劑含量增加，膨脹倍數(shù)卻逐漸降低。結(jié)合燃燒實驗結(jié)果可以看出，發(fā)泡劑在防火涂料中的含量僅在很小的范圍內(nèi)變化，當其含量與催化劑、成炭劑含量相匹配時，能得到膨脹倍數(shù)較高，結(jié)構(gòu)優(yōu)良的膨脹炭層。
二、 復合發(fā)泡劑配比對防火涂料性能的影響
含氯發(fā)泡劑(發(fā)泡劑2)在高溫下分解產(chǎn)生氯化氫(HCl)，其密度比空氣大，沉積在燃燒物外層，稀釋或隔絕了新鮮空氣,使被燃物無氧窒息，HCl迅速捕捉燃燒產(chǎn)生的自由基，減緩了高聚物安全生產(chǎn)的燃燒速度，減少可燃性氣體的生成，從而使火焰減小以至熄滅，發(fā)泡劑2的分解溫度較低，有利于涂層遇火時的軟化熔融，為涂層的成炭提供有利的條件，隨后脫水成炭催化劑催化成炭劑成炭；分解溫度較高的不含氯發(fā)泡劑(發(fā)泡劑1)分解釋放出 NH3、CO2、H2O等氣體使涂層膨脹，由于發(fā)泡劑1產(chǎn)生的氣體量大且危害性小，作為主發(fā)泡劑；發(fā)泡劑2在防火涂料中兼具增塑劑功能，可提升涂料的理化性能，但其用量過多會導致涂膜不易實干，因此應當適量。為得到理化性能與防火性能均優(yōu)異的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，本節(jié)研究了兩種發(fā)泡劑配比對防火涂料性能的影響。
1、防火涂料的制備及其理化性能
在固定其它原料含量的基礎(chǔ)上，通過改變復合發(fā)泡劑的配比(見表3)，研究防火涂料的防火阻燃性能。
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