聚磷酸铵对室外薄型钢结构防火涂料应用性能的影响胡胜利,卓萍,赵璧(公安部天津消防研究所,天津300381)摘要:聚磷酸铵(APP)是防火涂料膨胀发泡体系的主要组分。通过实验分析聚磷酸铵对室外薄型钢结构防火涂料理化性能和耐火性能的影响,结果表明,高聚合度的APP的热稳定性好于低聚合度的APP;在室外薄型钢结构防火涂料的应用中,使用高聚合度的APP涂料的理化性能好于添加低聚合度APP的涂料;APP在水中尤其在碱性环境下的水解性较强,并会对薄型钢结构防火涂料的理化性能和耐火性能造成较为明显的影响。关键词:聚磷酸铵;室外薄型钢结构防火涂料;热稳定性;理化性能;水解性家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心,采用标准《钢结构防火涂料》(GB14907-2002。)(3)理化性能和耐火性能样品制作及试验方法按照GB14907-2002进行。1.3涂料基本配方根据一般防火涂料的制备方法,笔者总结了涂料中原材料的基本配比(如表1),进行涂料性能的试验。表1涂料基本配方:X924.4,TU545文献标志码:A:1009-0029(2010)02-0135-03室外薄型钢结构防火涂料是一种涂覆于室外钢结构表面的功能性涂料,具有一定的装饰性及防水、防腐、耐候性能,遇火时防火涂层迅速脱水成炭形成具有耐火隔热性质的蜂窝状致密炭层,从而提高了钢结构的耐火极限。随着石化等行业的迅速发展,室外薄型、超薄型钢结构防火涂料的技术得到迅速发展。由于室外薄型、超薄型钢结构防火涂料应用于室外环境,环境因素对涂层理化性能(耐水、耐盐、耐酸、耐碱、耐紫外线)和耐火性能的影响十分明显,防火涂料的防火特性要求涂料中的粘结剂含量低、填料含量高,因而达到室外应用性能更加困难。笔者以薄型涂料为研究重点,对其影响因素进行探讨。1试验部分1.1原材料规格聚磷酸铵(APP):工业级,聚合度≥100及聚合度≥1000;聚磷酸铵(AP422):工业级,聚合度≥1000;季戊四醇(PE):工业级,质量分数≥98%;三聚氰胺(PEL):工业级,质量分数≥99%;丙烯酸树脂:工业级;二甲苯:工业级;S-150:工业级;抗氧剂:工业级;氯化石蜡-70:工业级;分散剂。1.2试验方法及装置(1)涂料配制工艺。把各种原材料在不锈钢混合罐中混合,搅拌均匀,用OZM型锥形磨研磨2～3遍,涂料细度达到30μm,再搅拌混合均匀。(2)耐火性能试验方法。试验室:耐火性能试验方法及装置,试验室采用酒精喷灯做为热源,制作一个铁架台,把涂料样板放在支架上进行耐火试验。构件试验:国2结果与讨论2.1聚磷酸铵对理化性能的影响理化性能对任何一种功能性涂料都是十分重要的。涂层首先必须具备良好的粘接性、耐候性等性质,对于室外型涂料,理化性能尤为重要。普通油漆中的粘结剂含量为30%～50%,固含量大多为50%左右;防火涂料中的粘结剂含量20%～30%,固含量≥60%。显然,普通油漆的理化性能明显优于防火涂料。因此,防火涂料必须选择一种添加量少、粘结性优异的高分子粘接剂。丙烯酸树脂具有优异的的理化性质,与其他涂料组分的匹配性良好,化学结构有助于涂料遇热膨胀发泡性能的提高,因此应用较为广泛。经笔者考察,配方中主要固体粉末原材料如季戊四醇三聚氰胺、氯化石蜡-70、钛白粉等,耐水、耐酸、碱、盐以及耐紫外线的性质比较稳定,对涂料的理化性能和膨胀发泡性能影响不大。而聚磷酸铵作为添加量最多的固体粉末阻燃剂(25%～30%),其产品质量对涂料各项性能指标的影响是很大的。2.1.1不同APP产品在结构和性能方面的差异根据报道,APP有6种晶型,通常用到的是Ⅰ型和Ⅱ135消防科学与技术2010年2月第29卷第2期原料名称添加量(质量分数)丙烯酸树脂20%～30%聚磷酸铵(APP)25%～30%季戊四醇(PE)7%～10%三聚氰胺(PEL)7%～10%氯化石蜡-706%～9%钛白粉8%～10%二甲苯8%～15%S-15020%～30%抗氧剂0.5%～1.0%分散剂1.0%～2.0%型。Ⅰ型的化学结构为:照GB14907-2002的试验方法进行试验,理化性能结果见表3,将聚合度达到1000的两种防火涂料干燥后做TG试验,得到的曲线见图1、图2(升温速率10℃/min)。表3防火涂料的理化性能试验结果Ⅱ型的化学结构为:通过X射线粉末衍射,Ⅰ型APP(通常聚合度≤100)的晶体结构有着不规则的表面,是一种多孔物质。Ⅱ型APP(通常聚合度≥1000)的晶体结构是一种正交结构,晶体具有光滑的表面,晶体中存在交联结构。笔者对Ⅰ型和Ⅱ型APP产...