防火涂料.pptx
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1、防火涂料的研究防火涂料的研究一、概述一、概述二、分类及组成二、分类及组成三、机理三、机理四、检测四、检测五、应用五、应用六、展望六、展望第一节第一节 概述概述 随着科学技术的不断发展,人民生活水平随着科学技术的不断发展,人民生活水平的日益提高,城市建筑高层化、群集化,工业的日益提高,城市建筑高层化、群集化,工业高度机械化、自动化,合成材料、家用电器应高度机械化、自动化,合成材料、家用电器应用普通化,一旦发生火灾就会造成很大的损失。用普通化,一旦发生火灾就会造成很大的损失。我国近十年来平均每年发生火灾我国近十年来平均每年发生火灾34万起之多,万起之多,死亡人数死亡人数23千人,损失千人,损失23
2、亿元人民币。国亿元人民币。国外发达国家火灾损失更为严重,平均每年损失外发达国家火灾损失更为严重,平均每年损失达几亿甚至几十亿。达几亿甚至几十亿。世界各国为减少或消除火灾危害,采世界各国为减少或消除火灾危害,采取了一系列相应措施并制定了有关的法规,取了一系列相应措施并制定了有关的法规,其中涂覆防火涂料就是一种行之有效的办其中涂覆防火涂料就是一种行之有效的办法。我国近十年来由于阻燃科学技术的迅法。我国近十年来由于阻燃科学技术的迅速发展,也不断涌现出一批性能较好的防速发展,也不断涌现出一批性能较好的防火涂料新产品。火涂料新产品。防火涂料就是将其涂覆于物体表面所形成防火涂料就是将其涂覆于物体表面所形成
3、的涂层,遇火受热膨胀形成隔热层达到防火阻的涂层,遇火受热膨胀形成隔热层达到防火阻燃的目的。防火涂料是用于可燃性基材表面,燃的目的。防火涂料是用于可燃性基材表面,能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延;或用于非可燃性基材表面,用以提高速蔓延;或用于非可燃性基材表面,用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。被涂材料耐火极限的一种特种涂料。随着有机合成材料的大量应用,采取在其表随着有机合成材料的大量应用,采取在其表面涂覆防火涂料的办法来进行防火保护,不但能面涂覆防火涂料的办法来进行防火保护,不但能保持原来有机合成材料的优良性能,而且经济适保持原来有机合
4、成材料的优良性能,而且经济适用。防火涂料在有机合成材料上的应用也有广阔用。防火涂料在有机合成材料上的应用也有广阔的前景。此外,普通钢材被加热至的前景。此外,普通钢材被加热至540左右即丧左右即丧失了结构强度。混凝土结构在高温火焰作用下也失了结构强度。混凝土结构在高温火焰作用下也容易开裂崩解。因此,对钢铁结构和混凝土结构容易开裂崩解。因此,对钢铁结构和混凝土结构进行防火保护,使它们在火灾发生时能延长发生进行防火保护,使它们在火灾发生时能延长发生变形破坏的时间,为灭火赢得时间,减少火灾损变形破坏的时间,为灭火赢得时间,减少火灾损失,受到人们很大的重视。防火涂料在钢铁结构失,受到人们很大的重视。防火
5、涂料在钢铁结构和水泥结构上的应用正在扩大。和水泥结构上的应用正在扩大。防火涂料的发展防火涂料的发展l在国外,早在罗马时代,就有人开始用木材浸在国外,早在罗马时代,就有人开始用木材浸涂醋和粘土浆液来进行难燃处理。近年,用石涂醋和粘土浆液来进行难燃处理。近年,用石膏、水泥等与水调和,涂覆于建筑物表面,使膏、水泥等与水调和,涂覆于建筑物表面,使之隔热防火,实际上就是一种初级的无机防火之隔热防火,实际上就是一种初级的无机防火涂料。后来,随着有机合成材料的问世,人们涂料。后来,随着有机合成材料的问世,人们又试验出既能阻火、又能在燃烧时膨胀的有机又试验出既能阻火、又能在燃烧时膨胀的有机膨胀型防火涂料。膨胀
6、型防火涂料。l到到20世纪中叶,随着人们节能意识和环保意识世纪中叶,随着人们节能意识和环保意识的增强,以水为分散介质的水溶性和水乳胶型的增强,以水为分散介质的水溶性和水乳胶型膨胀型防火涂料也不断出现。最先出现的是聚膨胀型防火涂料也不断出现。最先出现的是聚醋酸乙烯乳液防火涂料。继后发展出了各种聚醋酸乙烯乳液防火涂料。继后发展出了各种聚烯烃乳液、聚卤代烯烃乳液,丙烯酸乳液以及烯烃乳液、聚卤代烯烃乳液,丙烯酸乳液以及各种类型的共聚乳液的防火涂料。比较有名的各种类型的共聚乳液的防火涂料。比较有名的美国飞鱼牌防火涂料,英国美国飞鱼牌防火涂料,英国Nullifire公司的一公司的一系列水性防火涂料在国际上
7、应用较多。系列水性防火涂料在国际上应用较多。l在我国防火涂料的研制和应用始于在我国防火涂料的研制和应用始于20世纪世纪50年代年代后期,以水玻璃为粘结剂,用水稀释,加入粘土、后期,以水玻璃为粘结剂,用水稀释,加入粘土、石棉粉、硅藻土、滑石粉之类的物质,按一定比石棉粉、硅藻土、滑石粉之类的物质,按一定比例调制成无机防火涂料。例调制成无机防火涂料。60年代初,有些油漆厂年代初,有些油漆厂研制出了酚醛防火涂料、氯化橡胶防火涂料等。研制出了酚醛防火涂料、氯化橡胶防火涂料等。70年代,公安部四川消防科学研究所研制成功膨年代,公安部四川消防科学研究所研制成功膨胀型丙烯酸乳液防火涂料,随后又相继研制成功胀型
8、丙烯酸乳液防火涂料,随后又相继研制成功A60-1改性氨基膨胀型防火涂料及改性氨基膨胀型防火涂料及LG改性硅酸盐改性硅酸盐钢结构防火涂料。钢结构防火涂料。90年代以来,防火涂料品种不年代以来,防火涂料品种不断增加,特别是水性防火涂料得到了迅速发展。断增加,特别是水性防火涂料得到了迅速发展。第二节第二节 分类及组成分类及组成一、防火涂料的分类一、防火涂料的分类 防火涂料视基料组成、分散介质、保防火涂料视基料组成、分散介质、保护对象、防火机理等不同可有不同方式护对象、防火机理等不同可有不同方式的分类。的分类。防火涂料按基料组成的不同,可分防火涂料按基料组成的不同,可分为无机防火涂料、有机防火涂料和复
9、合为无机防火涂料、有机防火涂料和复合型防火涂料。无机防火涂料用无机盐作型防火涂料。无机防火涂料用无机盐作基料,有机防火涂料用合成树脂作基料。基料,有机防火涂料用合成树脂作基料。防火涂料按分散介质的不同分为水防火涂料按分散介质的不同分为水溶性防火涂料和溶剂型防火涂料。无机溶性防火涂料和溶剂型防火涂料。无机防火涂料和乳胶防火涂料一般用水作分防火涂料和乳胶防火涂料一般用水作分散介质,而有机防火涂料一般用有机溶散介质,而有机防火涂料一般用有机溶剂作分散介质。剂作分散介质。视保护对象不同,防火涂料可分为视保护对象不同,防火涂料可分为钢结构防火涂料、预应力混凝土防火涂钢结构防火涂料、预应力混凝土防火涂料和
10、饰面型防火涂料。料和饰面型防火涂料。防火涂料按防火机理的不同,可分防火涂料按防火机理的不同,可分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料。为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料。二、组成二、组成 防火涂料的组成与常规涂料一样需防火涂料的组成与常规涂料一样需要有基料、颜填料、溶剂及必须的催干要有基料、颜填料、溶剂及必须的催干剂、固化剂、稳定剂等助剂,同时,还剂、固化剂、稳定剂等助剂,同时,还需要添加一些特殊的阻燃、隔热材料。需要添加一些特殊的阻燃、隔热材料。(一)(一)基料基料 即成膜物质,对涂料的性能起决定即成膜物质,对涂料的性能起决定作用。常用的无机基料有硅酸盐、磷酸作用。常用的无机基料有硅酸盐、磷酸
11、盐、氧化铜等;有机基料种类繁多,可盐、氧化铜等;有机基料种类繁多,可用作防火涂料基料的有:酚醛树脂、醇用作防火涂料基料的有:酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、呋喃树脂、杂环树酸树脂、氨基树脂、呋喃树脂、杂环树脂等。还有许多以水为溶剂的乳液,如脂等。还有许多以水为溶剂的乳液,如聚乙酸乙烯乳液、丙烯酸乳液以及各种聚乙酸乙烯乳液、丙烯酸乳液以及各种共聚乳液。共聚乳液。(二)(二)颜填料颜填料 颜填料在防火涂料中的作用与普通颜填料在防火涂料中的作用与普通涂料一样,它不仅使防火涂料呈现必要涂料一样,它不仅使防火涂料呈现必要的色彩而具备装饰性,更重要的是改善的色彩而具备装饰性,更重要的是改善了防火涂料机械性能
12、和化学性能。金红了防火涂料机械性能和化学性能。金红石型钛白粉是涂料中广泛采用的用于户石型钛白粉是涂料中广泛采用的用于户外的白色颜料,以锑白粉取代部分钛白外的白色颜料,以锑白粉取代部分钛白粉,可提高防火效果。粉,可提高防火效果。(三)(三)溶剂溶剂 涂料中使用溶剂(分散介质),生涂料中使用溶剂(分散介质),生产时便于各组分的分散,施工时便于降产时便于各组分的分散,施工时便于降低物料的粘度,利于得到均匀而连续的低物料的粘度,利于得到均匀而连续的涂层。水性防火涂料以水为溶剂,溶剂涂层。水性防火涂料以水为溶剂,溶剂型防火涂料以有机溶剂为分散介质。常型防火涂料以有机溶剂为分散介质。常用的有机溶剂有用的有
13、机溶剂有200号溶剂汽油、甲苯、号溶剂汽油、甲苯、丙酮、乙酸丁酯、正丁醇等。丙酮、乙酸丁酯、正丁醇等。(四)助剂及特殊添加剂(四)助剂及特殊添加剂 助剂在防火涂料中作为辅助成分,助剂在防火涂料中作为辅助成分,用量虽很少,但作用很大。它可以大大用量虽很少,但作用很大。它可以大大改善涂料的流平性、柔韧型、附着力等改善涂料的流平性、柔韧型、附着力等性能。防火涂料用的特殊添加剂对防火性能。防火涂料用的特殊添加剂对防火性能的影响是很大的。下面介绍脱水剂、性能的影响是很大的。下面介绍脱水剂、炭化剂、发泡剂和阻燃剂。炭化剂、发泡剂和阻燃剂。脱水剂脱水剂 脱水剂是一种促进涂层产生不易燃脱水剂是一种促进涂层产生
14、不易燃烧的炭化层的物质,在受热分解时产生烧的炭化层的物质,在受热分解时产生的磷酸盐与涂层含羟基的有机物作用而的磷酸盐与涂层含羟基的有机物作用而脱水炭化,该炭化层的形成起到阻止或脱水炭化,该炭化层的形成起到阻止或减缓火灾延续的作用。磷酸三聚氰胺是减缓火灾延续的作用。磷酸三聚氰胺是一种较好的脱水剂。一种较好的脱水剂。成炭剂成炭剂 成炭剂是形成三维空间结构不易燃成炭剂是形成三维空间结构不易燃烧的泡沫炭化层的物质基础,对泡沫炭烧的泡沫炭化层的物质基础,对泡沫炭化层起骨架作用。这类物质有多元胺化层起骨架作用。这类物质有多元胺(如淀粉、葡萄糖)、氨基树脂、聚氨(如淀粉、葡萄糖)、氨基树脂、聚氨酯树脂、环氧
15、树脂等。酯树脂、环氧树脂等。发泡剂发泡剂 高温受热时能分解释放出氨气、二高温受热时能分解释放出氨气、二氧化碳、水、卤化氢等气体,使泡沫膨氧化碳、水、卤化氢等气体,使泡沫膨胀,形成海绵状结构。这类物质有碳酸胀,形成海绵状结构。这类物质有碳酸铵、尿素、三聚氰胺、氯化石蜡等。铵、尿素、三聚氰胺、氯化石蜡等。阻燃剂阻燃剂 阻燃剂的作用是增加涂层的阻燃能阻燃剂的作用是增加涂层的阻燃能力,并在其他组分的协同下实现涂层的力,并在其他组分的协同下实现涂层的难燃烧性,从而起到防火作用。常用的难燃烧性,从而起到防火作用。常用的阻燃剂有含磷、卤素的有机化合物,如阻燃剂有含磷、卤素的有机化合物,如三磷酸脂等。三磷酸脂
16、等。第三节第三节 机理机理一、非膨胀型防火涂料的防火机理一、非膨胀型防火涂料的防火机理 非膨胀型防火涂料本身是由一种难燃烧非膨胀型防火涂料本身是由一种难燃烧或不燃烧材料构成,它的涂层都较厚,一旦或不燃烧材料构成,它的涂层都较厚,一旦着火,在高温下就形成一种釉状物,这种釉着火,在高温下就形成一种釉状物,这种釉状物在一定时间内起到一定的隔热作用。状物在一定时间内起到一定的隔热作用。这种釉状物结构很致密,能有效的隔绝这种釉状物结构很致密,能有效的隔绝氧气,使被保护的物体缺氧而不能着火燃烧氧气,使被保护的物体缺氧而不能着火燃烧或延缓着火时间。同时,非膨胀型防火涂料或延缓着火时间。同时,非膨胀型防火涂料
17、的成分中大多含有较高比例的卤素化合物,的成分中大多含有较高比例的卤素化合物,这些化合物在高温下,分解释放出大量的卤这些化合物在高温下,分解释放出大量的卤化氢,卤化氢冲淡了物体表面的氧和可燃性化氢,卤化氢冲淡了物体表面的氧和可燃性气体,从而抑制了燃烧和降低了燃烧的反应气体,从而抑制了燃烧和降低了燃烧的反应速度。速度。二、膨胀型防火涂料的防火机理二、膨胀型防火涂料的防火机理 膨胀型防火涂料受火燃烧的情况较为复膨胀型防火涂料受火燃烧的情况较为复杂,涉及的因素较多,可概述为以下四个方杂,涉及的因素较多,可概述为以下四个方面。面。(一)形成泡沫炭化层以阻挡外部热(一)形成泡沫炭化层以阻挡外部热源的作用源
18、的作用 膨胀型防火涂料中都含有发泡剂、成炭膨胀型防火涂料中都含有发泡剂、成炭剂、阻燃剂,在涂层受高温作用时,发生膨剂、阻燃剂,在涂层受高温作用时,发生膨胀和炭化,形成一种导热性很小的海绵状的胀和炭化,形成一种导热性很小的海绵状的炭化层,阻挡了外部火源的作用,达到抑制炭化层,阻挡了外部火源的作用,达到抑制燃烧蔓延的目的。燃烧蔓延的目的。(二)改变热分解反应历程,阻止放热(二)改变热分解反应历程,阻止放热量大的反应发生量大的反应发生 有机物燃烧时,随着二氧化碳和水的生有机物燃烧时,随着二氧化碳和水的生成放出大量的热量,而膨胀型防火涂料中磷成放出大量的热量,而膨胀型防火涂料中磷酸铵、聚磷酸铵、有机磷
19、酸酯、硼酸铵等难酸铵、聚磷酸铵、有机磷酸酯、硼酸铵等难燃剂在火焰或高温作用下能使含羟基的有机燃剂在火焰或高温作用下能使含羟基的有机聚合物发生脱水成炭反应,或生成热稳定性聚合物发生脱水成炭反应,或生成热稳定性高的酯,它们呈熔融的粘稠状体,将基层覆高的酯,它们呈熔融的粘稠状体,将基层覆盖封闭起来,从而避免了有机物燃烧时生成盖封闭起来,从而避免了有机物燃烧时生成二氧化碳放热反应的发生。二氧化碳放热反应的发生。(三)阻止有焰燃烧的连锁反应(三)阻止有焰燃烧的连锁反应 有机物在受热氧化燃烧时能分解成各种有机物在受热氧化燃烧时能分解成各种基团,其中羟基自由基的能量很大,而且在基团,其中羟基自由基的能量很大
20、,而且在燃烧反应中放出大量的热能并且引起连锁反燃烧反应中放出大量的热能并且引起连锁反应,促进了燃烧的进程,其反应如下:应,促进了燃烧的进程,其反应如下:CO+OH.CO2+H.(放热)(放热)H.+O2 OH+O.(连锁反应)(连锁反应)膨胀型防火涂料中都加入有卤素化合物,膨胀型防火涂料中都加入有卤素化合物,该类物质可以阻止连锁反应的发生。因为该该类物质可以阻止连锁反应的发生。因为该卤素化合物在高温下能分解出卤化氢,卤化卤素化合物在高温下能分解出卤化氢,卤化氢可捕捉羟基自由基,使连锁反应终止,从氢可捕捉羟基自由基,使连锁反应终止,从而阻止了有焰燃烧的发生。而阻止了有焰燃烧的发生。OH.+HX
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