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  厚涂型鋼結構防火防腐涂料的研究與應用(三)  
     
更新時間:2011.08.26 瀏覽次數:
 
    防火涂料的熱阻越大,傳輸的熱量越小,即導熱系數越小。導熱系數與材料密度、孔隙率、孔隙尺寸直接相關,當材料的密度小、孔隙率高、孔隙尺寸小時,其導熱系數小,即熱阻大,構成的防火涂料耐火極限值大。在材料導熱系數一定的前提下,涂層厚度越大其熱阻越大,耐火極限值越大。在試驗配方中,保持輕質隔熱材料的添加總量占涂料的35%不變,且通過試驗已確定海泡石粉和水鎂石纖維用量的基礎上,通過改變;⒅椋A)、空心玻璃微珠(B)、膨脹蛭石(C)的質量比,考察其對涂料的干密度、導熱系數、耐火極限值的影響。在試驗條件下,適當增加玻化微珠的用量,減小空心玻璃微珠的配比,對降低涂層的干密度和導熱系數、提高耐火極限值有利,當mA)∶mB)∶mC=421時,涂層既具有一定的抗壓強度,又具有干密度低、導熱系數小、耐火極限高的特點。

  3.3發泡材料的組成及用量對涂料防火性能的影響

  非膨脹厚質防火涂料中添加了大量輕質隔熱材料,由于隔熱材料的顆粒較大,構成的涂層孔隙較大,孔隙率相對較低,涂層的絕熱性受到制約,改善涂層絕熱性低的辦法是添加發泡材料。發泡材料可以在涂料受熱時膨脹,填滿涂層填料間的細小空間,減緩熱量的傳遞速率[2]。常用的有機膨脹發泡材料是由聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇構成的P-N-C高溫發泡阻燃體系,但是該體系在非膨脹型厚質防火涂料中的用量不宜多,這是因為:①該體系在高溫下會釋放出NH3、HCN等物質,增加涂料的煙氣毒性,影響安全等級;②該體系的作用是為了在高溫下膨脹,填充顆粒間的空隙,并不希望在涂層表面形成碳質層。因此,其用量應控制在涂料總量的5%以下。通過正交試驗證明,當m(聚磷酸銨)∶m(三聚氰胺)∶m(季戊四醇)=232時,其膨脹發泡性最好!

為了進一步提高涂層的孔隙率、減小孔隙尺寸,彌補有機膨脹發泡劑用量少的不足,配方中添加了適量的無機膨脹材料———可膨脹石墨和重鉻酸銨?膳蛎浭哂袧櫥浴щ娦、柔韌性、化學穩定性等特性。當其受到200以上高溫時,吸留在層間點陣中的化合物吸收大量熱量而急劇分解、氣化、膨脹,最終沿層間膨脹150~200倍,形成納米級微孔結構,成為大量“蠕蟲”狀碳化體微粒,填充于涂層中的空隙之間;重鉻酸銨在高溫下分解成三氧化二鉻,體積膨脹數10倍,膨松的三氧化二鉻具有高熔點(1300)、高耐火性能,其高溫下吸熱分解式為:無機膨脹材料,不但可提高防火涂層的熱阻,增大防火極限值,而且在高溫下可吸收大量的熱量、釋放出水,可有效地降低火災中防火涂層的溫度,延緩熱量向內部傳遞,同時還有抑煙消煙作用。試驗證明,無機膨脹發泡材料的添加量以涂料總量的4%為宜。

  3.4提高涂料耐腐蝕性的措施

  為了防止金屬表面銹蝕,常采用防銹防腐涂料對其進行涂裝保護,保護層透氣是造成金屬表面失去陰極保護而加快銹蝕速率的誘因[3]。因此,防腐涂層只有具備了致密、疏水性強、附著力好、電阻大或涂層足夠厚的條件時,才能有效地屏蔽水蒸氣、氧氣、氯離子等的侵蝕,起到物理防銹作用。本研究為了彌補厚涂防火涂料粗糙多孔、透氣滲水的缺陷,配方中選用不同粒徑級配的填料,盡可能提高涂層的致密度。選用云母粉、石墨、蛭石等片狀填料,使其在涂層中片片搭接、層層重疊,形成“迷宮”效應;有機硅憎水劑的加入,可在毛細管內壁及涂層表面形成網狀憎水硅氧烷膜;防火涂料的施工厚度要求達到10~20mm,具有足夠厚度的涂層才能具有良好的屏蔽水、氧、氯離子的能力。為了提高防火涂層的化學防腐性能,配方中選用了納米復合鐵鈦粉,它的主要成分是多種不同形態的磷酸鹽,然后再與硅基、鈦基、鐵基氧化物及氧化釔等納米粉體材料復合而成,其自身有一定的防銹能力。磷酸鹽中的磷酸根可與鋼鐵表面的鐵原子發生反應,生成水不溶的磷酸鐵絡合鹽,并牢固地附著在鋼鐵表面,阻隔了水、氧、氯離子等,起到鈍化緩蝕作用。分散在厚涂型防火涂料中的納米復合鐵鈦粉,在常溫態時它是防火涂層中的一種超細防銹填料,對增強涂層的致密度、抗壓強度及耐水性有一定作用,在涂層受火時,磷酸鹽分解出磷酸根,成為阻燃劑和脫水催化劑,并有消煙作用?紤]到本涂料的功能應以防火為主、防腐為輔,納米復合鐵鈦粉的添加量不宜過多,過多時會相應減少隔熱材料的用量,對涂層的防火性能不利,用量過少時則防腐效果不明顯,權衡利弊,鐵鈦粉的添加量確定為10%左右。

  4應用范圍及施工方法

  4.1應用范圍

  該厚涂型鋼結構防火防腐涂料,可廣泛應用于室內外鋼結構的防火防腐涂裝保護,適用于高層鋼結構建筑、大跨度鋼結構工業廠房及場館、隧道防火工程、石油化工設施及需要防火、保溫、消音的建筑物墻體!

4.2施工方法

 、呕鶎犹幚恚呵宄┕せ鶎颖砻娴膲m土、油污、雜物等。對未除銹的鋼材表面進行除銹,對已涂防銹漆但漆膜遭到損壞的鋼構件進行補涂。

  ⑵按照m(粉狀涂料)∶m(水)=1.0∶(1.0~1.2)的配比,于現場慢速攪拌成適于施工稠度的漿料,采用噴涂、抹涂、刮涂或3種方法相結合的施工方法進行施工。

  ⑶施工環境溫度應在5以上。

 、雀鶕O計厚度要求,需進行多道施工,每道施工厚度應控制在5~10mm之內,每道間隔24h,待前一道基本干燥后再進行后一道施工,如需要平整的表面,可在最后一道施工后做抹平處理。

  ⑸漿料應隨用隨配,配好的漿料應在1h內用完,避免因放置時間過長而固化浪費。

  5結語

  本厚涂型鋼結構防火防腐涂料,兼具防火防腐雙重功能,具有黏結強度和抗壓強度高、耐水耐候性好等特點,該涂料由復合黏結劑、無機輕質隔熱材料、復合發泡材料、防銹顏料、填料及助劑組成。⑴復合黏結劑由水泥、粉煤灰、灰鈣粉和乳膠粉組成,其組成比例為m(無機粘結劑)∶m(乳膠粉)=1004.65,復合粘結劑占涂料的45%~50%。⑵輕質隔熱材料由;⒅椋A)、空心玻璃微珠(B)、膨脹蛭石(C)、海泡石粉(D)、水鎂石纖維(E)組成,當D、E值確定后,mA)∶mB)∶mC)=421,隔熱材料總量占涂料的35%左右。⑶復合發泡劑由有機發泡體系和無機膨脹發泡材料組成,有機發泡體系由m(聚磷酸銨)∶m(三聚氰胺)∶m(季戊四醇)=232組成,在涂料中不大于5%;無機膨脹材料由可膨脹石墨和重鉻酸銨組成,在涂料中占4%左右。⑷防銹顏料選擇納米復合鐵鈦粉,添加量為10%左右,另外,還選擇了云母粉為填料及多種助劑進行配合。
 
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