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超薄型钢结构防火涂料防火作用过程

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发表于 2015-11-10 21:12:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
超薄型钢结构防火涂料的热失重 (TG) 曲线分析,可以将防火涂料作用分为四个阶段:
  (1) 平稳阶段。这一阶段为( 20 ~ 230 )℃,这期间失重仅为 2% 左右,主要是涂料中未挥发的溶剂和 其它易挥发分,这可以在其耐火实验时看到,涂料的表层起火,主要是涂料内的挥发分着火所致。此时,涂料中的开始熔融软化,由差热分析 (DTA) 曲线可以看出在 180 ℃ 左右,有一小的吸热峰,约为 47J/g ,这主要是成膜物质熔融软化吸收了外部能量。
  (2) 发泡炭化阶段。这一阶段为( 230 ~ 420 )℃,这期间失重为 43% 左右,这阶段是涂料发挥作用的过程,主要是涂料中防火阻燃体系中的发泡剂三聚氰胺首先热分解,释放出不燃性气体 NH 3 ,同时成膜物质  中部分成分分解产生 NH 3 、 HCl 和水蒸气等促使第一阶段已熔融软化的成膜物质持续地膨胀发泡,形成泡沫层,此时脱水催化剂聚磷酸铵分解成聚偏磷酸,与成炭剂双季戊四醇、成膜物质等含羟基有机化合物发生化学反应,脱水成炭,在泡沫层中形成炭骨架,最后生成致密坚硬的黑色蜂窝状炭化层。蜂窝状炭化层的厚度要比原有涂层厚度大几十倍,其导热系数接近于空气的导热系数(约为 2.33 × 10 -5 W/(m 2 · K) ),因此可以有效地隔绝外部热源,保护钢结构基材。这其中要求成膜物质、发泡剂、脱水催化剂、成炭剂必须有良好的匹配性,否则就不能够形成理想的炭化层。由差热分析 (DTA) 曲线可以看出在 330 ℃ 左右,有一强的吸热峰,约为 350J/g ,主要是为这阶段复杂的发泡炭化过程吸收了外部能量,以使反应得以顺利地进行。
  (3) 失炭阶段。这一阶段为( 420 ~ 770 )℃,这期间失重为 18% 左右,这主要是炭化层中的碳逐渐被氧化成 CO 2 而逸出体系,同时有一部分炭化层由于附着力不够而被气流带走。从差热分析 (DTA) 曲线可以看出在 560 ℃ 、 670 ℃ 左右,分别有一强的放热峰,约为 830J/g 、 250J/g ,主要是炭化层中的碳逐渐被氧化而释放出能量。
  (4) 无机层阶段。这一阶段为( 770 ~ 1 000 )℃以后,这期间失重为 0.24% 左右。这主要是炭化层中碳被氧化逸出后,剩余的约 37% 的无机材料形成了白色无机骨架,防火涂料在火场后期(大约 45min 以后),主要是这些无机骨架在起到防火隔热的作用。通过对这些白色物质进行 X 射线衍射分析得知,其主要成分是焦磷酸钛形成的多孔物质,它是由聚磷酸铵和颜填料 TiO 2 反应生成的。
  至此,超薄型钢结构防火涂料防火作用过程就介绍完毕了,希望能够帮助人们理解
超薄型钢结构防火涂料防火机理
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