超薄型防火涂料发泡后附着性能试验研究摘要.doc

超薄型防火涂料发泡后附着性能试验研究 张乙 白玉星 （北方工业大学，100144） 摘 要 石化企业建筑多为露天钢结构，而钢结构耐火性能差，涂刷超薄型防火涂料是一种有效的保护措施，但超薄型防火涂料在火灾中膨胀的发泡层并没有类似于纤维质的组织来提高其抗裂性，在风力或火焰的作用下，发泡层很容易开裂、脱落，严重降低了其保护钢结构的作用。笔者在对超薄型钢结构防火涂料组成成分分析的基础上，基于适当减小发泡倍数，增加发泡层密实度和使其在发泡过程中形成壳状物保护发泡层这两个目的，调整了部分成分的含量，配置出多种超薄型防火涂料，在烃类火燃烧试验炉中进行燃烧试验。 试验结果表明超薄型钢结构防火涂料发泡后附着性能是影响涂料防火效果的一个重要指标，涂料附着性能低，则容易开裂、脱落，达到试验停止条件的试验时间减少；反之，涂料附着性能高，则发泡层强度较大，试验时间较长。 关键词：超薄型防火涂料，烃类火，发泡，附着性能 一、绪论 1.1 引言 钢结构作为现代建筑的重要形式，有众多优点。钢结构重量轻，同样跨度同样荷载时，钢结构的重量是钢筋混凝土结构的1/4或1/3；材质均匀、钢结构加工简便、建造迅速、容易保证质量。但却有一个致命的缺点：不耐火。钢材虽是不燃烧的材料，却极易传导热量。在火灾下其强度是温度的函数，当温度为400℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的1/2，当温度超过600℃时基本丧失全部的强度和刚度[2-5]。在实际工程中，如果钢结构防火措施不达标，一旦发生火灾，会致使构件本身扭曲变形，进而使钢结构倒塌, 造成很大的经济损失，因此，对钢结构必须采取防火保护措施。 石化企业建筑多为钢结构，由于设备或管道内的可燃物发生泄漏或者由于静电和雷击，易发生火灾，并且在石油化工企业遇到的火灾多为烃类火，烃类火与普通火相比有升温速度快（1分钟温度就会超过600℃）、易燃易爆等特点[6]，因此在石化企业对钢结构的防火保护就显得更为重要。 钢结构构件的防火保护方法主要有涂料、防火板、混凝土、柔性卷材、无机纤维、结构内通水冷却等[7-8]。其中，涂刷钢结构防火涂料，不但防火效率高，而且使用方便，施工不受钢结构几何形状限制，有广泛的适用性[9-11]，其在石化企业的应用亦呈现出扩大的趋势。 1.2 超薄型防火涂料发泡后的附着性问题 超薄型涂料在火灾中发泡形成的炭质泡沫隔热层，封闭被保护的钢构件，延迟热量与基材的传递，阻止钢材因温度升高而造成的强度下降。 涂料的耐火性能与涂刷厚度、发泡倍数有关系，但更重要的是与发泡层是否开裂和脱落有关，因为发泡层一旦开裂或者脱落，温度将迅速向基材传递，无法达到保护基材的目的。在火灾中由于风力或者火焰的冲击作用，发泡层由于没有类似于纤维质的组织来提高其抗裂性，发泡后的碳层很容易开裂、大面积脱落，严重降低了构件的试验时间。目前我国甚至国外对涂料发泡后强度的判定尚为空白，对实际应用中选择防火涂料造成一定困难，所以对钢结构超薄型防火涂料进行发泡后附着性能试验研究是很有必要的。 二、超薄型防火涂料 2.1 防火涂料概念 钢结构防火涂料，是施涂于建筑物或构筑物的钢结构表面，平时起到装饰作用，在发生火灾时，能形成隔热保护层来提高钢结构耐火极限的涂料。 按防火机理分为：非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料。 按使用场所可分为：室内钢结构防火涂料和室外钢结构防火涂料。 按使用厚度可分为：超薄型钢结构防火涂料，薄型钢结构防火涂料和厚型钢结构防火涂料。 2.2 超薄型涂料的防火机理 超薄型钢结构防火涂料大多数是溶剂型的，以合成树脂作基料，用200号溶剂汽油、苯类和醋酸酯类等有机溶剂作为溶剂和稀释剂．再配以阻燃剂、防火助剂、增强填料、颜料、各种辅助材料及助剂等原料，经碾磨加工而成。 超薄型涂料在火灾中发泡形成的炭质泡沫隔热层，封闭被保护的钢构件，延迟热量与基材的传递，阻止钢材因温度升高而造成的强度下降。即超薄型钢结构防火涂料，其保护基材不是靠涂层本身的隔热作用，而是靠涂层在高温下的物理化学反应过程中所形成的膨胀隔热泡沫层实现的。此类涂料的防火机理是涂料层中树脂首先熔融引起涂层软化，并且脱水催化剂分解成的磷酸、聚磷酸使涂料层中含羟基的有机物脱水成为碳骨架。同时，发泡剂不断释放出不燃性气体，使涂层形成泡沫层，这一炭化泡沫层可有效的阻止温度向基材的传导，从而保护钢材不受破坏。 超薄型钢结构防火涂料具体的阻燃机理有以下几点： （1）涂层可以屏蔽钢结构，使其不直接暴露在火焰的中。 （2）防火涂料本身具有难燃性、不燃性以及较低的导热系数，可以延迟火焰温度向基材的传递。 （3）涂层在温度作用下，部分物质分解出水蒸气或者不燃气体，可以消耗热量、降低燃烧速度、稀释氧气。 （4）涂料受热分解出不燃气体，冲淡可燃性气体,使燃烧速度减慢。 （5）超薄型涂料在火