阻燃剂的疏水改性对水性膨胀型防火涂料性能的影响

论文摘要

水性膨胀型防火涂料由于具有低挥发性有机化合物、低能耗等优点,成为膨胀型防火涂料发展的一个重要方向。但由于防火涂料中主要组分(聚磷酸铵、季戊四醇)耐水性差,从而导致水性膨胀型防火涂料的综合性能不佳。因此,非常有必要提高水溶性组分的耐水性。本论文采用工艺简捷、后处理方便且成本较低的物理方法,选用疏水性改性剂对耐水性差的防火助剂进行疏水改性。首先,考察改性剂包覆改性聚磷酸铵(APP)对防火涂料的耐水性能、热性能、耐火性能以及耐酸碱性能的影响;其次,考察甲基硅油疏水改性PER及其与改性后的APP相互作用对防火涂料耐水性的影响;最后,采用热失重分析法考察防火涂料组分之间的相互作用,并在此基础上,进一步考察防火助剂表面改性对防火涂料组分之间的相互作用的影响。本论文主要研究成果有:1、采用物理方法对APP进行疏水改性,有效地提高防火涂料的耐水性能。通过水溶性以及耐水性测试手段比较发现甲基硅油疏水效果较液态石蜡好,2 wt%甲基硅油改性后的APP制得的防火涂料经48 h耐水性实验后无起泡、脱层现象。甲基硅油改性APP提高了防火涂料高温残炭量,800℃时,残炭量提高5%。甲基硅油改性APP后,一定程度上降低了钢板背温,提高了防火涂料的耐火性能,但对耐酸碱性无明显的影响。随着甲基硅油含量的增加,炭化层发泡更均匀。2、甲基硅油疏水改性后的PER与改性后的APP协同作用对防火涂料耐水性的改善明显优于单独改性的APP、PER对防火涂料耐水性的影响。热失重分析结果显示,防火助剂之间以及防火助剂与BP108之间均具有协同作用,这种协同作用提高了残留物的高温热稳定性。甲基硅油与防火涂料的组分具有明显的协同作用,提高了高温残留量。甲基硅油对APP热行为的影响较PER大,800℃时,改性后的APP残留量提高了14%。单独改性APP制得的防火涂料残留量最大,800℃时,其残留量较单独改性PER制得的防火涂料及改性后的APP与改性后的PER制得的防火涂料提高约4%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.2 水性膨胀型防火涂料的主要组分
• 1.2.1 基体材料
• 1.2.2 脱水催化剂
• 1.2.3 炭化剂
• 1.2.4 发泡剂
• 1.2.5 填料以及其它助剂
• 1.3 水性膨胀型防火涂料的阻燃机理
• 1.3.1 阻燃机理
• 1.3.2 膨胀炭质层气孔的形成原理
• 1.4 水性膨胀型防火涂料的协效作用原理
• 1.5 水性膨胀型防火涂料的研究现状
• 1.5.1 基体材料的研究现状
• 1.5.2 膨胀型阻燃剂的研究现状
• 1.6 水性膨胀型防火涂料存在的问题
• 1.7 本课题研究内容及研究意义
• 1.7.1 研究内容
• 1.7.2 研究意义
• 1.8 可行性分析
• 1.9 课题的创新之处
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料及仪器设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 仪器及设备
• 2.2 实验步骤
• 2.2.1 防火助剂的疏水改性
• 2.2.2 涂料制备
• 2.2.3 样板制备
• 2.3 性能测试
• 2.3.1 水溶性测试
• 2.3.2 防火涂料的耐水性测试
• 2.3.3 防火涂料的防火性能测试
• 2.3.4 炭化层形貌
• 2.3.5 防火涂料的热性能测试
• 2.3.6 防火涂料的耐酸碱性测试
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 APP 的疏水改性对水性膨胀型防火涂料性能的影响
• 3.1.1 防火助剂对防火涂料耐水性能的影响
• 3.1.2 改性剂对APP 水溶性的影响
• 3.1.3 耐水性能
• 3.1.4 耐火性能
• 3.1.5 炭化层形貌
• 3.1.6 热性能
• 3.1.7 耐酸碱性能
• 3.1.8 小结
• 3.2 PER 的疏水改性及其与改性后的APP 相互作用对水性膨胀型防火涂料性能的影响
• 3.2.1 耐水性能
• 3.2.2 热性能
• 3.2.3 耐火性能
• 3.2.4 小结
• 第四章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 发表文章