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不同聚合度聚磷酸铵在防火涂料中的应用对比

2018-11-22 04:48 225

聚磷酸铵

聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP),聚磷酸铵是一种含NP的聚磷酸盐,是目前无机磷系阻燃剂中最重要的品种之一,它的热稳定性能较好,发烟量不大,毒性小,因而有人称它为“环保型阻燃剂”。

式中n表示其聚合度,聚合度对于APP而言是个重要指标,聚合度的大小也直接决定产品质量,n值小的在10左右,大的能达到1000多。通常聚合度在100以下的APP称为Ⅰ型结构APP;聚合度在1000以上的称为Ⅱ型结构APP

对于APP而言,聚合度是区分其性质的一个关键因素,当APP应用于膨胀型防火涂料中,不同聚合度的APP也能产生不同的效果。

防火涂料

随着人们防火意识的日益提高,防火涂料产品也就应运而生,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、阻滞火灾的迅速蔓延,用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。

实验部分

防火涂料配方

实验工艺

首先将聚磷酸铵(APP)、季戊四醇、三聚氰胺按一定比例称好加入烧杯中,加入填料和颜料,加入水高速搅拌分散,并加入消泡剂、分散剂等化学助剂,待搅拌均匀后再加入聚乙酸乙烯酯、消泡剂,分散剂、成膜助剂、流平剂等,用低速搅拌均匀即可,静置一段时间,等气泡全部散尽,便可开始涂刷。

实验数据

3.1 膨胀系数比较

由表2可以看出,低聚合度APP和高聚合度APP在0.56mm和0.53mm的涂层厚度下经过明火高温灼烧后,其体积膨胀倍数分别为64倍和30倍,由此看出高聚合度APP的膨胀系数要远远大于低聚合度APP。

3.2 碳层结构比较

可以看出高聚合度聚磷酸铵做出的防火涂料碳层结构致密,中间有许许多多蜂窝状的小气孔,这是聚磷酸铵和三聚氰胺在受热时放出的气体逸出所致,这种蜂窝状的致密碳层在火灾时更能提升材料的耐火极限,而低聚合度聚磷酸铵所做出的产品下层明显有未完全燃烧的物质,这种聚磷酸铵已分解却未成碳的结构在进一步燃烧时只能保证自身不能起到引燃作用,已无法达到阻燃作用,耐火极限也大打折扣。

而且从图中上层红色边框标出的结构可以看出,碳层气孔分布不均,中间明显碳层断裂开,没有碳层结构支撑,在火势稍大的时候抵挡不住火力的冲击,甚至被火焰冲散,无法达到阻燃效果,也不能对材料起到保护作用。

3.3 耐明火灼烧时间(阻燃时间)

注:耐火灼烧时间以火焰接触钢板开始计算,以钢板上涂料灼烧时不再有黑烟冒出,碳层无膨胀为止(整个过程以秒表记录下来)。

结论

通过上表中比较可以看出,就膨胀系数而言,高聚合度APP制成的防火涂料远远高于低聚合度APP,且碳层结构也更好,因此碳层的膨胀系数和碳层结构直接决定了防火涂料的阻燃性能。

且高聚合度APP做出的涂料耐火灼烧时间远远大于低聚合度APP做出的涂料,在火灾发生时,能够给予基材更好的保护,给救援人员争取时间,减少财产的损失。

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