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不同聚合度聚磷酸銨在防火涂料中的應用對比

2018-11-22 04:48 225

聚磷酸銨

聚磷酸銨又稱多聚磷酸銨或縮聚磷酸銨(簡稱APP),聚磷酸銨是一種含NP的聚磷酸鹽,是目前無機磷系阻燃劑中最重要的品種之一,它的熱穩定性能較好,發煙量不大,毒性小,因而有人稱它為“環保型阻燃劑”。

式中n表示其聚合度,聚合度對于APP而言是個重要指標,聚合度的大小也直接決定產品質量,n值小的在10左右,大的能達到1000多。通常聚合度在100以下的APP稱為Ⅰ型結構APP;聚合度在1000以上的稱為Ⅱ型結構APP。

對于APP而言,聚合度是區分其性質的一個關鍵因素,當APP應用于膨脹型防火涂料中,不同聚合度的APP也能產生不同的效果。

防火涂料

隨著人們防火意識的日益提高,防火涂料產品也就應運而生,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、阻滯火災的迅速蔓延,用以提高被涂材料耐火極限的一種特種涂料。

實驗部分

防火涂料配方

實驗工藝

首先將聚磷酸銨(APP)、季戊四醇、三聚氰胺按一定比例稱好加入燒杯中,加入填料和顏料,加入水高速攪拌分散,并加入消泡劑、分散劑等化學助劑,待攪拌均勻后再加入聚乙酸乙烯酯、消泡劑,分散劑、成膜助劑、流平劑等,用低速攪拌均勻即可,靜置一段時間,等氣泡全部散盡,便可開始涂刷。

實驗數據

3.1 膨脹系數比較

由表2可以看出,低聚合度APP和高聚合度APP在0.56mm和0.53mm的涂層厚度下經過明火高溫灼燒后,其體積膨脹倍數分別為64倍和30倍,由此看出高聚合度APP的膨脹系數要遠遠大于低聚合度APP。

3.2 碳層結構比較

可以看出高聚合度聚磷酸銨做出的防火涂料碳層結構致密,中間有許許多多蜂窩狀的小氣孔,這是聚磷酸銨和三聚氰胺在受熱時放出的氣體逸出所致,這種蜂窩狀的致密碳層在火災時更能提升材料的耐火極限,而低聚合度聚磷酸銨所做出的產品下層明顯有未完全燃燒的物質,這種聚磷酸銨已分解卻未成碳的結構在進一步燃燒時只能保證自身不能起到引燃作用,已無法達到阻燃作用,耐火極限也大打折扣。

而且從圖中上層紅色邊框標出的結構可以看出,碳層氣孔分布不均,中間明顯碳層斷裂開,沒有碳層結構支撐,在火勢稍大的時候抵擋不住火力的沖擊,甚至被火焰沖散,無法達到阻燃效果,也不能對材料起到保護作用。

3.3 耐明火灼燒時間(阻燃時間)

注:耐火灼燒時間以火焰接觸鋼板開始計算,以鋼板上涂料灼燒時不再有黑煙冒出,碳層無膨脹為止(整個過程以秒表記錄下來)。

結論

通過上表中比較可以看出,就膨脹系數而言,高聚合度APP制成的防火涂料遠遠高于低聚合度APP,且碳層結構也更好,因此碳層的膨脹系數和碳層結構直接決定了防火涂料的阻燃性能。

且高聚合度APP做出的涂料耐火灼燒時間遠遠大于低聚合度APP做出的涂料,在火災發生時,能夠給予基材更好的保護,給救援人員爭取時間,減少財產的損失。

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