水性钢结构膨胀防火涂料的制备与性能研究
本文选题：防火涂料 + 环氧乳液 ； 参考：《北京理工大学》2015年硕士论文
【摘要】：溶剂型超薄钢结构防火涂料中含有大量的可挥发性有机物(VOC),其应用越来越受到限制。水性超薄膨胀型钢结构防火涂料以聚合物乳液作为成膜物质,减少了VOC的排放量,降低了涂料在生产、施工、应用等环节中对人体的的危害和环境的污染,符合节能减排、绿色环保的发展趋势。本论文采用燃烧背温测试仪、锥形量热仪、热失重分析、扫描电子显微镜、X射线荧光光谱分析、X射线光电子能谱分析、耐水实验等测试分析手段,确定了水性环氧固化体系为基料,通过正交实验确定了膨胀阻燃体系的最优配比,研究了新型大分子三嗪成炭剂、无机填料对防火涂层耐火阻燃性能的影响,将聚磷酸铵纳米复合物应用于膨胀防火涂层并对其耐火阻燃机理进行了探讨。为制备耐火阻燃性能优良、热释放及烟释放低等应用性能良好的超薄钢结构防火涂料提供了基础数据。主要研究工作如下:(1)从涂层理化性能、耐火阻燃性能及膨胀炭层形貌的角度研究了成膜物质对防火涂料性能的影响。研究结果表明:以芳香胺为固化剂的环氧固化体系EP-2/HB具有较好的封闭性,作为基料乳液应用到防火涂料中可以使涂层具有良好的附着力及冲击强度,提高涂层耐水性能。环氧固化体系中由于芳香链段的存在而具有较高的初始热分解稳定性,与膨胀阻燃剂之间有更好的匹配性,有利于参与体系成炭,形成更加完整致密、力学强度更高的膨胀炭层、有效降低涂层的热释放及烟释放。(2)以EP-2/HB环氧固化体系作为基料,聚磷酸铵/双季戊四醇/三聚氰胺(APP/DPER/MEL)作为膨阻燃体系,通过正交实验对膨胀阻燃体系的配比进行了优化;以新型大分子三嗪成炭剂发泡剂代替双季戊四醇与三聚氰胺制备新型膨胀防火涂层(EP/N-IFR)并与传统膨胀防火涂层(EP/T-IFR)进行了对比研究。结果表明:膨胀阻燃体系最佳配比为APP:DPER:MEL=37:15:13,影响顺序为MELIFRAPP:DPER;三嗪大分子成炭发泡剂应用于防火涂层可以提高涂层的隔热耐火作用,降低热释放及烟释放。(3)研究了氢氧化镁、硼酸锌及纳米二氧化钛三种无机填料对防火涂料性能的影响。单独添加氢氧化镁和硼酸锌均可以不同程度地提高涂层的耐火阻燃性能,二者复配使用可以进一步改善炭层结构,降低涂层背温、热释放速率和产烟量,起到阻燃协同的作用;纳米二氧化钛作为一种纳米无机填料具有较强的遮盖力,提高炭层在高温阶段的热稳定性,提高耐火阻燃性能。当防火涂料中纳米二氧化钛添加为1%时,涂层具有最佳的耐火阻燃作用。(4)分别以聚磷酸铵蒙脱土纳米复合物(APP-MMT)、聚磷酸铵二氧化钛纳米复合物(APP-TiO_2)替代聚磷酸铵作为膨胀阻燃体系酸源,研究了纳米复合物对防火涂层性能的影响并探讨了耐火阻燃作用机理。热重差值分析表明MMT在高温段与APP分解产物发生反应,生成热稳定性更高的物质提高涂层的耐火阻燃性能;纳米复合物中的MMT以纳米形态分散与膨胀阻燃剂作用更充分比APP/MMT物理混合物具有更高的阻燃效率。热重差值(ΔT)分析和XRD分析表明APP-TiO_2纳米复合物中纳米二氧化钛在高温阶段与APP分解产物发生反应生成焦磷酸钛,焦磷酸钛具有较高的热稳定性,可以起到防止炭层热氧化分解的作用,有利于生成更多稳定的残炭。
[Abstract]:The paper uses polymer emulsion as film - forming substance to reduce the emission of VOC . The results show that the epoxy curing system with aromatic amine as curing agent has high initial thermal decomposition stability , and it can improve the water resistance of coating . The effect of nano - composite on the properties of fire - resistant coatings was studied by using the new type of macro - triazine char - forming agent instead of dipentaerythritol and melamine . The results showed that the best proportion of nano - titanium dioxide was APP - MMT . The effect of nano - titanium dioxide on the properties of fire - retardant coatings was improved .
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ637
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，本文编号：2075671
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