防火涂料与二氧化硅空心微球的制备

论文摘要

本论文的工作大致分为两个部分:第一部分主要关于超薄型钢结构防火涂料的研究开发。现代社会钢材作为大型建筑的主要承重构件已随处可见。钢材作为大型建筑的主要承重构件具有很多优点,但是存在一个主要的缺点,当钢结构在没有保护的情况下暴露于火中,温度会快速升高,致使钢材变“软”,失去承载能力从而导致建筑物坍塌,对人民的生命财产的安全造成巨大的威胁。因而,对钢结构的保护成为很重要的课题。本论文第一部分主要通过对比挑选出防火性能优良的树脂,确定了P-C-N阻燃体系的原料以及其比例、种类和基于P-C-N体系下的各种防火优良的颜填料的种类及用量,并对可膨胀石墨与有机膨润土在不同添加量下对防火涂料防火性能的影响作了详尽的讨论。最后通过优化选择得到性能良好的复合型防火涂料,有效的提高了涂料的防火时间和各项性能,其产品已通过国家检验中心检测合格。第二部分主要关于利用细乳液法制备空心二氧化硅微球的研究。细乳液法是近几年发展起来的制备纳米粒子的新技术,如果反应试剂可以溶于分散相而不溶于连续相,每一个细乳液滴就可以看作是一个微反应器,从而可以制备出具有不同形状的纳米粒子。此外,细乳液法还具有表面活性剂用量少、制备出的粒子单分散性好等优点。本论文第二部分利用用正硅酸乙酯（TEOS）与辛烷作为油相,十六烷基溴化铵（CTAB）作为稳定剂,十六烷作为助稳定剂,通过超声过程使正硅酸乙酯在油水界面发生水解缩合反应,制备出空心二氧化硅微球,我们发现随着表面活性剂CTAB用量的增加,空心二氧化硅微球的平均粒径逐渐减小,随着TEOS用量的增加,其平均粒径有所减小。通过此方法制备出的空心二氧化硅微球十分稳定,即使800℃灼烧2小时,空心微球形状也没有太大的变化,平均孔径变化也不大,但比表面积在灼烧后有所增加。此方法也可以被应用于制备其它无机空心微球。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一部分 超薄型钢结构防火涂料的研究与开发
• 1 前言
• 1.1 钢结构防火的必要性和原理
• 1.2 超薄型钢结构防火涂料的主要成分及作用
• 1.3 研制原理
• 1.4 超薄型钢结构防火涂料的研究现状
• 1.5 本课题的研究意义
• 2 实验部分
• 2.1 原材料
• 2.2 涂料制备过程
• 2.3 涂料性能测试
• 2.3.1 耐水耐碱性能测试
• 2.3.2 固含量
• 2.3.3 热失重分析（TGA）
• 2.3.4 防火性能测试
• 2.3.4.1 国家防火性能测定方法和标准
• 2.3.4.2 小板燃烧法
• 3 结果与讨论
• 3.1 树脂的配方设计
• 3.2 阻燃体系对防火性能的影响
• 3.2.1 P-C-N体系中原料不同配比对防火性能的影响
• 3.2.2 不同成炭剂对防火性能的影响
• 3.2.3 不同厂家的多聚磷酸铵对防火性能的影响
• 3.2.4 不同氰胺类发泡剂对防火性能的影响
• 3.3 颜填料的配方设计
• 3.3.1 可膨胀石墨对防火性能的影响
• 3.3.2 有机膨润土填料对防火性能的影响
• 3.4 复合防火层结构及性能的探讨
• 3.5 涂料的物化性能
• 4 本章小结
• 第二部分 细乳液法制备二氧化硅空心微球
• 1 前言
• 1.1 空心微球材料的制备方法
• 1.1.1 模板法
• 1.1.1.1 软模板法
• 1.1.1.1.1 乳液液滴模板法
• 1.1.1.1.2 胶束模板法
• 1.1.1.2 硬模板法
• 1.1.1.2.1 高分子微球模板法
• 1.1.1.2.2 无机化合物粒子模板法
• 1.1.2 自组装法
• 1.1.2.1 层层自组装法
• 1.1.2.2 嵌段共聚物自组装法
• 1.1.2.3 界面自组装反应法
• 1.1.2.4 原位-前驱物模板-界面反应法
• 1.1.4 其它制备空球的方法
• 1.1.4.1 水热-溶剂热反应法
• 1.1.4.2 γ射线辐照法
• 1.1.4.3 超声化学法
• 1.1.4.4 固相法
• 1.1.4.5 喷雾热分解法
• 1.1.4.6 溶胀收缩法
• 1.1.4.7 Ostwald陈化法
• 1.1.4.8 Kirkendall效应法
• 1.2 空心微球材料的应用
• 1.2.1 光学材料的应用
• 1.2.2 催化材料的应用
• 1.2.3 涂料和粘合剂的改性材料
• 1.2.4 磁性材料的应用
• 1.2.5 生物医用材料的应用
• 1.2.6 轻体材料的应用
• 1.3 本课题的研究意义
• 2 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 二氧化硅空心微球的制备
• 2.3 二氧化硅空心微球的表征
• 2.3.1 二氧化硅空心微球的形貌分析
• 2.3.2 二氧化硅空心微球的粒径测定
• 2.3.3 TEOS水解程度的测定
• 2.3.4 二氧化硅空心微球的热失重分析测试
• 2.3.5 二氧化硅空心微球的比表面积及孔径的测试
• 3 结果与讨论
• 3.1 表面活性剂CTAB的浓度对二氧化硅空心微球的的影响
• 3.2 TEOS的用量对二氧化硅空心微球的影响
• 3.3 二氧化硅空心微球的TGA分析
• 29Si NMR分析'>3.4 二氧化硅空心微球的²⁹Si NMR分析
• 3.5 二氧化硅空心微球比表面积及孔径的测定
• 3.6 二氧化硅空心微球的形成机理
• 4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文及专利
• 参与项目
• 致谢