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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。涂覆在基材表面,除具有阻燃作用以外,还具有防锈、防水、防腐、耐磨、耐热以及涂层坚韧性、着色性、黏附性、易干性和一定的光泽等性能。
燃烧是一种快速的有火焰发生的剧烈的氧化反应,反应非常复杂,燃烧的产生和进行必须同时具备三个条件,即可燃物质、助燃剂(如空气、氧气或氧化剂)和火源(如高温或火焰)。为了阻止燃烧的进行,必须切断燃烧过程中的三要素中的任何一个,例如降低温度、隔绝空气或可燃物。
防火涂料的防火机理大致可归纳为以下五点:
⑴、防火涂料本身具有难燃性或不燃性,使被保护基材不直接与空气接触,延迟物体着火和减少燃烧的速度。
⑵、防火涂料除本身具有难燃性或不燃性外,它还具有较低的导热系数,可以延迟火焰温度向被保护基材的传递。
⑶、防火涂料受热分解出不燃惰性气体,冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体,使之不易燃烧或燃烧速度减慢。
⑷、含氮的防火涂料受热分解出NO、NH3等基团,与有机游离基化合,中断连锁反应,降低温度。
⑸、膨胀型防火涂料受热膨胀发泡,形成碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体,延迟热量与基材的传递,阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。
防火涂料是由基料(即成膜物质)、颜料、普通涂料助剂、防火助剂和分散介质等涂料组分组成的。除防火助剂外,其他涂料组分在涂料中的作用和在普通涂料中的作用一样,但是在性能和用量上有的具有特殊要求。防火涂料的组成材料及其在涂料中的防火作用如下表:
组分 | 材料类型 | 品种举例 | 在涂料中的防火作用及其原理 |
基料 | 无机类 | 硅酸盐(水玻璃)、磷酸盐、硅溶胶等 | 本身难燃,遇火产生吸热反应;遇火形成无机釉状体,隔绝空气 |
有机类 | 难燃有机聚合物,例如,含氮树脂(改性氨基树脂)、含卤素树脂(氯化橡胶)、过氯乙烯树脂、氯醋共聚树脂或乳液等 | 本身难燃(氧指数高);能够释放不燃性气体或者灭火性气体,或分解放出阻燃的活性基团 | |
有机聚合物(需要与阻燃剂合用),例如耐热性好的热塑性树脂(酚醛、环氧等)、水溶性树脂或乳液等。 | 吸热性低,在阻燃剂的催化作用下可训话碳化,形成隔离层 | ||
颜料和填料 | 无机着色颜料、体质颜料 | 钛白粉、粉化硅酸盐纤维、硼化合物、玻璃物等 | 本身难燃,熔点高;熔融吸热,形成厚膜覆盖层,隔绝空气;有的在高温下脱水,分解放出气体冲淡氧的浓度 |
防火颜料 | 锑白、硼系、铝系颜料 | 耐热,与阻燃剂协同产生难燃性气体 | |
隔热骨料 | 膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土、粉煤灰空心微珠、海泡石粉等 | 质轻、绝热,不燃 | |
阻燃剂 | 无机类 | 硼、铵、镁铝系氧化物及氢氧化物 | 遇热产生吸热效应,形成不挥发覆盖层,分解放出不燃性气体、消烟;分解放出自由基链式反应阻断剂 |
有机类 | 含卤素、磷有机化合物 | ||
膨胀型(三组份组合防火助剂) | 发泡剂 | 含氮化合物(三聚氰胺、双氰胺)、氯化石蜡 | 在一定温度下分解放出不燃性气体,使涂层发泡 |
发泡催化剂 | 磷酸盐(聚 铵等)硫酸盐(硫酸铵等) | 在高温或火焰下分解出酸,使成碳剂失水碳化 | |
成碳剂 | 高碳有机物(淀粉、季戌四醇等) | 在成碳催化剂作用下失水碳化,在涂膜中形成容纳气体的碳化骨架 |
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