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防火、阻燃涂料
防火，阻燃涂料除具有一般涂料所具有的保护性和装饰性以外，还应有两个特殊的性能:
1、涂层本身具有不燃性或难燃性，能防止被火焰点燃;
2、能阻止燃烧或对燃烧有延滞作用即抑制燃烧的扩展，从而使人们有充足的时间进行灭火工作，应该强调，单靠防火涂料来灭火是不大可能的。
按防火原理，防火涂料可分为两大类:
膨胀型防火涂料（难燃型）
防火涂料 难燃性（有机涂层）
非膨胀型
不燃性（无机涂层）
第一节 防火涂料的基本原理
防火涂料本身的不燃性或难燃性是防火涂料的重要前提，有机聚合物（树脂）一般都是可燃或易燃的，为使其难燃化：
1、可向有机聚合物中引入难燃元素如B、Al、N、P、Sb、F、Cl、Br，I等；
2、在涂料中添加难燃剂、阻燃剂或其它助剂。
一、燃烧的条件
可燃物质
助燃剂——空气，氧气，氧化剂，
火源—-火焰或高温的作用。
二、防火涂料的基本原理
1.以难燃或不燃的涂料将可燃物封闭起来，避免与空气接触。
2.必须隔绝对被保护物体的任何形式的热量传播，如形成膨胀隔热层，或利用高导热和高反射性能的涂层排除热量或利用吸热的化学反应抵消外部热源的作用。
3.难燃树脂和难燃剂的作用。
①形成泡沫炭化层来阻挡外部热源。有机难燃剂如聚磷酸盐、有机磷酸酯，在成炭剂、发泡剂的共同作用下，使涂层受高温作用时发生膨胀和碳化，形成导热性很小的海绵状碳化层，从而起到阻拦外部热源的作用，达到延滞燃烧的目的。
②形成熔融覆盖层以隔绝与空气的接触。
聚磷酸盐，硼酸盐，硼酸等在高温下可形成不燃性的粘稠熔融体，将可燃物覆盖起来，隔绝与空气的接触，达到阻燃目的，另外，在涂层中的成膜物质失去作用后，它们可以粘结填料和碳化层并牢固地附着于底材上，还能起到封闭作用。
③发生吸热反应，抵消外部热源。有些难燃剂，如Al(OH)3在高温下能发生吸热反应，使底材温度迅速降低，延滞燃烧的进程。
④改变热分解反应历程，阻止放热量大的反应发生。
磷酸铵，聚磷酸铵、有机磷酸酯、硼酸铵、硫酸铵等。在高温作用下能使含羟基的有机聚合物发生脱水成碳反应或生成热稳定性高的酯，呈熔融的粘稠体将碳层覆盖起来，避免生成CO2的放热反应。
⑤阻止有焰燃烧的链锁反应
有机可燃物受热氧化时常分解为羟基游离基并放出大量的热，引起链锁反应：
CO+OH·→CO2+H·(放热) H·+02→OH+O·(连锁反应)
加入卤素的有机物可以阻止链锁么应的发生，因为它在高温下能分解出卤化氢捕捉羟基游离基，使链锁反应终止。
OH·+HX→H2O+X· X·+HR→HX+R·
⑥分解出的惰性气体将可燃性气体稀释。
含氮化合物，含卤素的有机化合物，碳酸盐等在高温下分解出不燃性气体NH3，H2O，CO2，HCL，HBr等，能冲淡可燃性气体和空气，起到延滞燃烧的作用。
第二节 非膨胀型防火涂料
一、非膨胀型有机防火涂料
1.树脂的选择
含卤素的树脂具有较好的难燃自熄性，氯化橡胶，氯化醇酸树脂，氯化聚酯，聚偏二氯乙烯，氯化环氧，聚氯乙烯，过氯乙烯，偏氯乙烯—氯乙烯共聚物，氯磺化聚乙烯橡胶，氯化石蜡等，可用作有机防火涂料的树脂，它们常与Sb2O3配制成有机防火涂料。
另外，环氧，醇酸，酚醛树脂也可用作有机防火涂料的基料，与阻燃剂和无机填料配伍也可制成有机防火涂料。
水性树脂在非膨胀型防火涂料以及膨胀型防火涂料中的应用发展很快。例如聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液、偏氯乙烯–丙烯酸酯共聚物乳液、氯丁橡胶乳液等。
2.难燃剂
主要作用是增加涂层的难燃性和改善有机涂层的性能。
常用的难燃剂有：氯化石蜡+溴联苯醚，磷酸三丁酯，三（2·3—二溴丙基）磷酸酯，烷芳基磷酸盐，三（2—氯乙基）磷酸酯，硼酸，硼酸锌，硼酸铝等。
3.无机填料
在非膨胀型防火涂料中占有较大的比重，并对涂层的防火性能有重大的贡献。
常用的有：Sb2O3、AL(OH)3,石棉粉，云母粉，磷酸锌，磷酸铝，TiO2,SiO2, 高岭土，碳酸钙，氧化锌，硅藻土，滑石粉，硼酸锌。
4.配方
|
氯磺化聚乙烯(基料) |
10 |
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氯化石蜡(基料、添加剂) |
100 |
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Al(OH)3 (填料) |
450 |
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已二酸二辛酸(增塑性) |
80 |
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石棉(填料) |
10 |
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Sb2O3 |
40 |
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三(2,3–二溴丙基)磷酸酯(阻燃剂) |
20 |
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聚丁烯（液体） |
20 |
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低分子量聚异丁烯 |
40 |
|
三(2,3–二溴丙基)磷酸酯 |
15 |
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Sb2O3 |
20 |
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Al(OH)3 |
180 |
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十溴代联苯醚 |
20 |
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防火短纤维 |
5 |
二、非膨胀型无机防火涂料
1、粘合剂
水玻璃，硅溶胶，磷酸盐，水泥。
2、填料
氧化铝，石棉粉，锌钡白，高岭土，滑石粉，CaCO3,ZnO,硅藻土，珍珠岩，耐火土，钛白粉等。由于自身的不燃性和高温下形成的类似于油膜样的物质封闭保护基材，使之隔绝空气而不燃烧，其缺点是与基材附着力低，易受潮，龟裂，粉化，剥落，装饰性不好。
改进措施：
①可将有机硅树脂系和钛酸酯系树脂与无机涂料组分拼用。②在水玻璃中加氟硅酸钠，氟硅酸锌可改善其耐水性。③在无机防火涂层的基础上，配套有机防水层，可提高其使用寿命。
多用于建筑防火或暂时性防火保护。
第三节膨胀型防火涂料
膨胀型防火涂料成膜后，在常温下是普通的漆膜。在火焰或高温作用下，涂层发生膨胀炭化，形成一个比原来膜厚度大几十倍甚至上百倍的不易燃的海绵状炭质层。它可以隔断外界火源和空气起到阻燃作用。
在火焰或高温作用下，涂层发生软化、熔融、蒸发、膨胀等一系列物理和化学变化，可吸收 大量的热，对被保护物体的受热升温起到延滞作用。
涂层在高温下可分解出不燃气体，稀释了空气中可燃气体及氧的浓度，抑制了燃烧的进行。
膨胀型防火涂料的组成如下：
1.基料
①水性树脂：聚醋酸乙烯乳液，氯乙烯—偏二氯乙烯共聚物乳液，氯丁橡胶乳液，聚丙烯酸酯乳液，水溶性三聚氰胺甲醛树脂，聚乙烯醇等。②含氮树脂，三聚氰胺甲醛树脂，聚氨基甲酸酯树脂，聚酰胺树脂，丙烯腈共聚物等，它们在受热时分解，放出不燃性气体冲淡可燃气体和空气。③其它树脂：氯化醇酸树脂，氯化环氧树脂，氯化橡胶，溴化环氧树脂等。
2.脱水成炭催化剂
促进含羟基的有机物脱水，形成不易燃的三维空间结构的碳质层。常用药剂有，聚磷酸铵，磷酸二氢铵，磷酸氢二胺，焦磷酸铵，磷酸三聚氰胺等磷酸的铵盐。
它们不但是脱水成炭剂，同时也是涂层的助发泡剂，对泡沫灰化层的形成起着关键的作用。
3．成炭剂
是形成三维空间结构的不易燃烧的泡沫炭化层的物质基础，常用的药剂：淀粉，季戊四醇，二季戊四醇和糊精（淀粉类）。
4．发泡剂
作用：放出不燃性气体，在涂层内形成海绵状结构，隔绝空气和热的传导。常用药剂：三聚氰胺，双氰胺，六亚甲亚四胺，氯化石蜡，碳酸盐，偶氮化合物。
5．有机难燃剂
作用：增加涂层的阻燃能力，主要有：卤代环氧树脂，卤代聚酯、聚醚，有机磷酸酯等。涂料中的许多成分，不仅起一种作用，而且是起双重、甚至三重作用。如氯化石蜡，既是发泡剂，又是成炭剂，还是阻(难)燃剂。聚磷酸铵既是脱水催化剂，又是发泡剂，还是阻(难) 燃剂。
n6、颜料
n对膨胀型防火涂料来说，含无机颜料的比例较少，因其含量增加会涂层的发泡效果。常用的有钛白粉、氧化锌、铁黄、铁红等。
n7、助剂
n对水性防火涂料，助剂是十分重要的，它加量小，作用大，可提高涂料的稳定性、施工性和涂层的机械性能。常用的有以下几种：①增稠剂，旨在增加涂料的稠度以便于施工。常用的有羟甲基纤维素溶液等。②乳化剂，其功能是使不溶于水的有机树脂形成稳定的乳液，常用OS—15、平平加等。③增韧剂，增加涂层的韧性和其它物理机械性能，常用氯化石蜡、磷酸三甲酚、磷酸三丁酯等。④分散剂，降低颜料微粒间的结合力，防止絮凝返粗，常用六偏磷酸钠、731等。
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