Page 67 - 涂层与防护2019-04

韩忠智，等：可膨胀石墨改性环氧防火涂料的制备及性能研究

特点，是一种体质填料。 滑石粉：热稳定可达 900 ℃，用 学性质稳定的白色化合物。
作体质颜料降低制造成本，提高涂料的漆膜硬度，它可 本试验分别在涂料中加入 5%的碳酸钙、滑石粉、
以吸收漆膜的应力，避免涂层发生开裂。 云母粉：熔点 云母粉及钛白粉，干燥后进行燃烧实验。 把钢板背温
约为 1 000 ℃，为片状结构，它水平排列在漆膜中，延缓 达到 300 ℃所需的时间、膨胀高度及碳化层质量作为
腐蚀介质和水的渗透，还可阻止紫外线的辐射，提高漆 评判防火性能的依据，表 2 列出了不同颜填料对涂层
膜的耐候性及耐久性。钛白粉：熔点为1 850 ℃左右，具 防火性能的影响。
有优良的耐候性、遮盖率、白度且分散性好，是一种化 从表 2 的防火性能试验结果可以看出，不同的颜

表 2 不同填料对涂层防火性能的影响
颜填料
项目
碳酸钙 滑石粉 云母粉 钛白粉
膨胀高度/mm 15 35 25 32
炭化层质量 疏松、强度低 较疏松、强度较差 较密实、强度较高 密实、强度较高
时间（背温 300 ℃）/min 25 30 45 65

填料对防火涂层膨胀高度和炭化层质量的影响很大。 实验，测试其膨胀高度和耐火时间（背温 300 ℃）。 添
涂料中添加碳酸钙明显抑制了涂层的膨胀高度，形成 加不同含量的可膨胀石墨对涂层防火性能的影响试
的炭化层强度低，使其隔热性大幅度的下降。 添加滑 验结果见表 3。
石粉的防火涂层的炭化层较疏松、强度也较差，使涂 表 3 不同含量的可膨胀石墨对涂层防火性能的影响
层的膨胀隔热性有所下降。 添加云母粉对涂层的膨胀 含量/%
项目
高度影响不大，且形成的炭化层较密实、强度也较高。 2 4 6 8 10
添加钛白粉的炭化层非常密实，强度也较高，明显提 膨胀高度/mm 28 33 30 27 25
高了涂层的防火性能。 时间（背温 300 ℃）/min 64 73 60 58 45
因此，选择钛白粉和云母粉作为防火涂料的无机 从表 3 可以看出，随着涂料中可膨胀石墨添加量
颜填料，涂层具有较好的耐火性能。 的增大， 涂层的膨胀高度和耐火时间先增大后减小。
当可膨胀石墨的添加量小于 4%时， 随着添加量的增
2.3 可膨胀石墨的选择
加，耐火时间变长，这是因为可膨胀石墨受热后体积
可膨胀石墨的阻燃属于凝固相阻燃机理， 在防火 膨胀，膨胀炭层的厚度增大，另外，膨胀后的石墨呈蠕
涂料中添加可膨胀石墨，当涂层受热发生熔融软化时， 虫状穿插于炭化层中间， 使炭化层结构更加致密，防
在高温条件下可膨胀石墨的体积瞬间膨胀， 形成海绵 止其开裂和脱落，从而延长了耐火时间。 当可膨胀石
状或蜂窝状的炭化层，比膨胀前的厚度大几十倍，将阻 墨添加量较高时，高分子基料含量相对变少，虽然增
燃主体和热源隔开，有效阻止外部热源向基材的传递， 加了膨胀高度，但是，炭化层与基材的粘附性变差，从
从而终止和减缓聚合物的分解 [6-7] 。 另外，当涂层发生膨 而导致耐火时间变短。 当可膨胀石墨在防火涂料中的
胀发泡时，发生吸热反应，这会消耗热量并降低体系的 添加量为 4%时，膨胀高度达 33 mm，耐火时间（背温

温度。 涂层产生的不燃性气体降低了可燃性气体浓度， 300 ℃）达 73 min。 试验结果表明，防火涂料中添加可
有效地隔离氧气，从而最大限度地保护了基材 [8-9] 。 石墨 膨胀石墨，可显著提高涂层的耐火性能，优选的添加
填料无毒无害、安全环保，其本身还具有优异的耐高温 量为 4%。
性及抗氧化性，受热时不会释放有毒和腐蚀性气体。 因
2.4 助剂的选择
此， 可膨胀石墨是防火涂料膨胀体系的一种理想的协
同增效剂及无卤物理膨胀阻燃剂。 涂料助剂是涂料必不可少的成分，它可以提高产
本研究采用可膨胀石墨对防火涂料进行改性，提 品质量，保持涂料的储存稳定，改善生产工艺及施工
高涂料的耐火性能。 制备可膨胀石墨用量为 2%~10% 条件，还可赋予涂料特殊功能。 合理和正确地选择涂
的不同质量分数的防火涂料，涂层经干燥后进行燃烧 料助剂可降低涂料的综合成本， 提高涂料的性价比。

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