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纳米阻燃剂提高防火涂料性能 影响水镁石复合阻燃剂的因素

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2014-3-25 19:02:37
 

      随着社会的发展和物质财富的不断增加,人们的生活和工作条件日益改善,建筑物外部及室内装饰材料广泛采用涂饰技术,饰面型防火涂料是一种集装饰和防火为一体的新型涂料品种。当它涂覆于可燃基材表面时,平时可起到一定的装饰作用,一旦发生火灾则能够阻止火势蔓延,达到保护基材,使人们有足够时间离开火场和组织抢救的目的。但是在饰面型防火涂料的质量方面还存在着一些问题,利用纳米阻燃剂提高饰面型防火涂料的性能具有非常重要的理论价值和现实意义。

      饰面型防火涂料的分类及在使用中存在的问题

     1 饰面型防火涂料的分类
饰面防火涂料按其防火作用特点及组成可分为非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料两大类。非膨胀型防火涂料又分为两类,即难燃性防火涂料和不燃性防火涂料。难燃性防火涂料即自身难燃,包括乳液性难燃涂料及含阻燃剂的防火涂料。不燃性防火涂料为无机质涂料,配合无机颜料而成的完全不燃性防火涂料,其特点是在发生火灾时,不产生烟及分解气体,耐热性良好,表面硬度高,耐候性优良,易着色,缺点是难以施工,对底材的附着性、柔韧性差。非膨胀防火涂料主要使用三氧化二锑、硼酸盐、改性偏硼酸钡、硅石等阻燃剂。
     2 饰面型防火涂料在使用中存在的问题
     2.1 涂覆处理不到位,起不到应有的防火作用。涂覆处理不到位主要有两种情况:①应该涂覆的部位未进行涂覆;②涂覆量不足。在对装修工程验收时,经常发现许多木质装修材料未经防火处理,或者只是表面薄薄地涂覆了一层防火涂料,有些甚至连基材的颜色都未能完全覆盖。
     2.2 饰面型防火涂料中的透明防火涂料的应用太少。与电缆防火、钢结构防火涂料不同,饰面型防火涂料中的透明防火涂料的应用远远不够,即便是在国外也很少有完全成熟的产品,涂料体系的稳定性较差。目前在市场上还没有使用寿命超过3年的产品。
     2.3 防火涂料质量参差不齐,无法保证防火效果。饰面型防火涂料由于其生产工艺简单,设备要求低,而且有成熟的配方,门槛低、生产厂家比较多。由于企业的规模小,档次低,真正的质量管理体系大多没有建立。许多企业缺乏必要的原材料和成品检验手段,缺少经过专门培训的专业检验人员,因此防火涂料的质量很不稳定。从国家防火建筑材料质量监督检验中心多年来对全国饰面型防火涂料的质量抽查情况来看,合格率基本都在50%~60%,可看出这一问题的严重性。

      1 .水镁石粒径选择水镁石阻燃剂的阻燃性能一般与其粒径大小成反比,即粒径愈小,其阻燃性能愈高。较粗大的粒径,不仅阻燃性能较低,而且阻燃材料的力学性能也不佳;粒径过小的粉粒则易产生团聚成块,在目前大多数企业的混合处理设备条件下,很难将已团聚成块的粉团打开解聚。所以本实验选用的水镁石是经超细粉碎分级在1~5μm范围内,平均粒径2.46μm。
      2.溶胶-凝胶法因素对水镁石复合阻燃剂的影响采用溶胶-凝胶法制备水镁石复合阻燃剂,方法简便,不需要特别装置,所以制造复合物的成本较低,在制造过程中不产生有害物质,水镁石的表面都可受凝胶状组成物包覆,可得到较高阻燃性的复合粒子。采用溶胶-凝胶法,可将水镁石对含无机盐的凝胶状组成物均匀分散复合,凝胶组成物的被膜在0.01~1.0μm,薄而均匀,与树脂的相容性好,有利于阻燃性发挥。该法具体包括水镁石粉与溶胶状组成物的混合工序及使混合物中溶剂蒸发的干燥工序。为了使复合粒子微细化,可用涂覆法等复合。此法操作容易,干燥工艺可用加热干燥或真空干燥,同时加振动或搅拌可提高干燥效率,缩短干燥时间。用此法制得的阻燃复合粉末可在树脂中均匀分散。溶胶组成物可以不加水,干燥后得到的凝胶组成物为相互不粘连的流动状粉末,用该粉末的复合材料的性能较好。这种无机盐与硅氧烷加溶剂分解生成的凝胶组成物含有无机盐的金属、Si及氧烷基有机物,金属元素及Si在高温下会玻璃化和陶瓷化,可赋予材料高阻燃性。此外,由无机盐分解产生的气体也可提高阻燃效果。氧烷基有机物可均匀分散于树脂阻燃复合材料中,提高树脂阻燃复合材料的成型加工性能。在溶胶中配合的无机盐中,所含的结晶水可有效地利于溶胶组成物的加水分解,因此在溶胶组成物加水分解中不用特意加水,从而省去生产蒸馏水的装置。溶胶组成物的干燥可在120~160℃的范围内进行,最好在130~150℃进行。当干燥温度低于120℃时,溶胶组成物的干燥需要较长时间,并且与高分子材料基体复合时的复合材料易产生变色。当溶胶组成物真空干燥时,可采用调整温度及压力的方法,使溶胶组成物干燥而成的凝胶可稳定均匀地附着在水镁石表面,成为高性能的水镁石复合阻燃剂。
       3.水镁石复合阻燃剂的适宜用量超细水镁石粉用硅氧烷和含结晶水的无机盐通过溶胶-凝胶法复合而成的水镁石复合阻燃剂,显著提高了水镁石的阻燃性能。在聚烯烃中,用38%~48%的水镁石复合阻燃剂即可达到UL94V-0级、氧指数34%~44%的阻燃效果。当水镁石复合阻燃剂用量小于33%时,因凝胶中金属元素及Si的玻璃化或陶瓷化不足,阻燃效果低,在UL94燃烧试验时,难以达到V-0级阻燃效果;当水镁石复合阻燃剂用量超过50%时,会因过量而使成本增高。由于水镁石复合阻燃剂阻燃性能高,添加较少的量即可达到阻燃要求,所以阻燃材料的物性降低少,而且成型性较好。

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