发泡剂对膨胀型聚氨酯防火涂料

膨胀型防火涂料组合物在现代社会，火灾的防范至关重要。

膨胀型防火涂料作为一种有效的防火保护材料，其组合物的研究和开发具有重要意义。

膨胀型防火涂料是一种能够在火灾发生时迅速膨胀形成隔热炭层，从而延缓火势蔓延、保护基材的特种涂料。

它的防火性能主要取决于其独特的组合物。

膨胀型防火涂料的组合物通常包括以下几个主要成分：首先是成膜物质。

这是涂料的基础，一般为有机树脂，如丙烯酸树脂、环氧树脂、氨基树脂等。

成膜物质不仅能够将其他成分粘结在一起形成连续的涂膜，还能在一定程度上影响涂料的理化性能和防火性能。

然后是膨胀阻燃体系，这是膨胀型防火涂料的核心部分。

它通常由酸源、炭源和气源组成，也就是所谓的“三源”。

酸源在受热时能分解产生无机酸，促使炭源脱水成炭；炭源则在酸源的作用下形成多孔的炭层，起到隔热和阻止氧气进入的作用；气源在高温下分解产生不燃气体，使炭层膨胀，形成蓬松的结构，进一步增强隔热效果。

常见的酸源有聚磷酸铵等，炭源可以是季戊四醇等，气源则多为三聚氰胺等。

此外，还有颜填料。

颜填料不仅能够赋予涂料一定的颜色和遮盖力，还能改善涂料的某些性能。

例如，钛白粉可以提高涂料的白度和遮盖力，滑石粉能增加涂料的硬度和耐磨性，而一些特殊的颜填料，如蛭石、云母粉等，还能增强涂料的防火性能。

助剂也是膨胀型防火涂料组合物中不可或缺的一部分。

它们虽然用量相对较少，但却能显著改善涂料的施工性能、储存稳定性和其他性能。

例如，消泡剂可以消除涂料在生产和施工过程中产生的气泡，流平剂能使涂料在干燥过程中形成平整光滑的涂膜，分散剂有助于颜料和填料在涂料中的均匀分散。

膨胀型防火涂料的防火原理主要是通过其在受热时的膨胀和炭化反应来实现的。

当火灾发生时，涂料受热达到一定温度，膨胀阻燃体系开始发生作用。

酸源分解产生的无机酸促使炭源脱水成炭，同时气源分解产生的气体使炭层膨胀，形成厚厚的、多孔的、具有良好隔热性能的炭质泡沫层。

这层炭质泡沫层能够有效地阻隔热量传递和氧气进入，从而延缓基材的升温速度，为人员疏散和灭火争取宝贵的时间。

钢结构防火涂料性能中发泡剂的作用(图文)近年来，现代化厂房、机场候机楼、影剧院、体育馆、大型超市等大跨度建筑物广泛采用钢结构。

钢材作为主要结构材料，具有跨度大、自重轻、可预制加工等诸多优点。

由于钢材自身不燃，因此钢结构的防火隔热保护问题曾一度被人们所忽视;据国内外相关资料报道和专业机构的试验结果显示，钢结构建筑的耐火性能远比砖石结构和钢筋混凝土结构差。

钢材的力学性能是温度的函数，机械强度随温度的升高而降低;钢材失去承载能力时的温度，定义为钢材失效的临界温度;通常建筑用钢材的临界失效温度为540℃。

对于建筑火灾，温度大多在800～1200℃之间。

国际标准火灾升温曲线公式为：T-TO=3451g(8t+1)式中T-火场温度(℃)，TO-火灾前室温(℃)，t-时间(min)由上式可知，在火灾发生的10分钟内，火场温度可高达700℃以上。

对于裸露的钢构件，只需几分钟，温度就可达到临界值，在纵向压力和横向拉力作用下，钢结构扭曲变形、跨塌毁坏。

由此可见，不作防火保护的钢结构，遭遇火灾时的危险性是非常大的。

钢结构防火涂料是涂覆于钢结构建筑物或构筑物表面的一种涂料，具有一定的装饰作用，遇火灾时能迅速膨胀形成耐火绝热保护层，以满足建筑设计防火规范的要求。

发泡剂是防火涂料在高温火焰作用下形成海绵状或蜂窝状阻燃隔热膨胀炭化层的重要组分。

发泡剂含量以及复合发泡剂配比的不同，直接影响着防火涂料的阻燃隔热性能，含量过高、过低或配比不恰当都不利于形成优质的炭化层。

本篇文章主要讨论了发泡剂含量以及复合发泡剂配比对防火涂料性能的影响。

一、发泡剂含量对防火涂料性能的影响1、防火涂料的制备及其理化性能在其他组分确定的条件下，探讨发泡剂对膨胀型防火涂料性能的影响。

取发泡剂样品，其配方变化量见表1。

从表2可以看出，该系列防火涂料的理化性能均能符合膨胀型防火涂料的国家标准《钢结构防火涂料通用技术条件》(GB14907-94)。

2、燃烧实验结果(1)钢板背部温度经涂覆防火涂料的钢板背部温度随发泡剂含量的变化关系见图1。

钢结构防火涂料膨胀型组分的选择要形成高效防火隔热炭化层，钢结构膨胀型防火涂料中有机树脂的熔融温度、发泡剂的分解温度及泡沫炭化的温度必须配合恰当。

当涂层受热时，首先是成膜物软化熔融，引起整个涂层软化、塑化，此时发泡剂达到分解温度，释放出非燃性气体，使涂层膨胀成泡沫层，同时成炭催化剂分解生成磷酸、聚磷酸，呈熔融的黏稠体作用于泡沫层，使涂层中的含羟基有机物发生脱水成炭反应。

当泡沫达到最大体积时，泡沫凝固炭化，使生成的多孔海绵状炭化层定形，泡沫的发泡效率取决于组分之间反应速度的协调配合。

1•钢结构膨胀型防火涂料组分的选择1.1成膜物的选择成膜物对膨胀型防火涂料的性能有重大影响，有时对涂料体系膨胀与否起决定性作用。

它与其它组分配用，既保证了涂层在正常工作条件下具有普通涂料的各种性能，又能在火焰或高温下使涂层具有难燃性和优异的膨胀效果。

（1）氨基树脂、氯化聚乙烯、过氯乙烯、高氯化聚乙烯、氯化橡胶涂膜附着力较好，发泡快但不均匀，发泡持续时间较短，泡沫层松软较致密，炭化较彻底，炭化物较多，炭化层厚度最高而炭化层硬度差，在强火焰和气流下容易被烧穿或吹落。

这几种成膜物制成的防火涂料不适用钢结构耐火极限大于30 min的场合，适用于饰面型防火涂料。

（2）醇酸树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂涂膜附着力较好，发泡较慢也不均匀，发泡持续时间短，泡沫层不致密，炭化不彻底，炭化物较少，炭化层厚度最低但硬度好。

这几种成膜物制成的防火涂料发泡倍数不够，防火隔热效果较差，也不适合做超薄型钢结构防火涂料的成膜物。

（3）苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液与钢结构的附着力较差，与钢结构表面的防锈漆附着力较好，发泡较慢且不均匀，发泡持续时间短，泡沫层不致密，炭化不彻底，炭化物较少，炭化层厚度较低但硬度好。

这几种成膜物制成的防火涂料发泡倍数不够，防火隔热效果不理想，也不适合做薄型钢结构防火涂料的成膜物。

（4）丙烯酸树脂、有机硅树脂、氯化橡胶改性环氧树脂，尤其是氯化橡胶改性环氧树脂与钢结构的附着力好，且与钢结构表面的防锈漆附着力较好，发泡较慢而均匀，发泡持续时间长且能够持续发泡，泡沫层较致密，炭化不彻底，有较多底层物，炭化层厚度较高且硬度好。

膨胀型防火涂料配方膨胀型防火涂料是目前应用最为广泛的防火涂料种类，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，形成一个比原来厚度大几十倍甚至几百倍的不燃的蜂窝泡沫状炭质层，阻火模块可以切断外界火源对基材的加热，从而起到阻燃作用。

膨胀型防火涂料通常由下列组分组成：1、基料：成膜物质，要求这类成膜物质既有良好的常温使用性，又能在火焰的高温作用下使涂层具有难燃性和优良的发泡效果，这需要成膜聚合物能在需要的温度下熔化，以利于涂层的膨胀发泡，该温度一般低于发泡剂的发泡温度。

常用的合成树脂有聚丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液、环氧树脂、聚氨酯、环氧-聚硫等。

2、阻燃剂：膨胀型防火材料的阻燃剂是由成炭剂、脱水成碳催化剂和发泡剂组成，它式膨胀型防火涂料的关键组成部分。

（1）成碳剂：在高温及火焰作用下，能迅速碳化的物质称为成碳剂，他们是形成泡沫碳化层的物质基础，常用的含高碳的多羟基化合物，如淀粉、季戌四醇及含羟基的有机树脂等。

（2）脱水成碳催化剂：脱水成碳催化剂的主要功能是促进含羟基有机物脱水碳化形成不易燃烧的碳质层，这类物质主要有聚磷酸铵，磷酸二铵和有机磷酸酯等。

（3）发泡剂：发泡剂能在涂层受热时分解出大量灭火气体，使涂层发生膨胀形成海绵状细胞结构，这类物质有三聚氰胺、双氰胺、氯化石蜡、多聚磷酸铵、硼酸铵、双氰胺甲醛树脂等。

3、颜填料：选用难燃性良好的无机颜填料。

4、助剂：为了满足防火涂料的其他性能要求，还需要使用一些助剂，例如增塑剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂等。

配方举例1、膨胀型丙烯酸防火涂料涂料成分用量/质量份聚磷酸铵21三聚氰胺10.5季戌四醇 3.5金红石型钛白粉6苯丙乳液2510%六偏磷酸钠4OP-10乳化剂0.540%羟甲基纤维素 3.5去离子水262、膨胀型乳胶防火涂料成分用量/质量份聚磷酸铵18.9季戌四醇 5.4三聚氰胺 5.7石棉16.2表面活性剂 4.6聚乙酸乙烯乳液（60%）18.7氯化石蜡3水27.5本品可用于钢铁表面。

什么是膨胀型防火涂料?膨胀型防火涂料的组分有哪些?其类型又有哪些?其防火机理是什么?膨胀型防火涂料是由难燃树脂、难燃剂及成碳剂、脱水成碳催化剂、发泡剂等组成的，涂层在火焰或高温作用下会发生膨胀，形成比原来涂层厚度大几十倍的泡沫碳质层，能有效地阻挡外部热源对底材的作用，从而起到能阻止燃烧发生的一种建筑防火特种涂料。

膨胀型防火涂料阻止燃烧的效果大于非膨胀型防火涂料。

膨胀型防火涂料的主要成膜物质常用合成树脂，有：聚丙烯酸酯乳液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯-乙烯乳液、不饱和聚酯、环氧树脂、醇酸树脂、聚氨酯、环氧-聚硫等。

它们与有机难燃剂相结合，使涂层既具有良好的常温使用性，又具有良好的难燃性。

在高温及火焰作用下，能迅速碳化的物质称为成碳剂，它们是形成泡沫碳化层的物质基础。

常是含高碳的多羟基化合物，如淀粉、季戊四醇及含羟基的有机树脂等。

防火涂料组分中的脱水成碳催化剂的主要功能是促进含羟基有机物脱水碳化，形成不易燃烧的碳质层。

这类物质主要有聚磷酸铵、磷酸氢铵和有机磷酸酯等。

发泡剂是指能在涂层受热时分解出大量灭火性气体，使涂层发生膨胀形成海绵状细泡结构的一种助剂，这类物质有三聚氰胺、双氰胺、氧化石蜡、多聚磷酸铵、硼酸铵、双氰胺甲醛树脂等。

膨胀型防火涂料通常选用的难燃性良好的无机颜料与填料，基本上与非膨胀型防火涂料所采用的无机颜料与填料相同。

膨胀型防火涂料的特点是当涂层受热达到一定温度后即膨胀到10～100倍以上，这样在被涂面与火源之间形成海绵状碳化层，阻止热量向底材传导，同时产生不燃性气体，使可燃性底材的燃烧速度和燃烧温度明显降低，因此膨胀型防火涂料应具有下列性质：①涂料的成膜物质在需要的温度下熔化，以利于膨胀，该温度应低于发泡剂的活化温度;②应在膨胀时，产生稳定的泡沫;③涂料的基料应是不易燃烧的或者自身能熄灭的。

膨胀型防火涂料按分散介质的不同可分为溶剂型防火涂料，乳液型防火涂料，水溶液型防火涂料。

国内目前膨胀型防火涂料的主要品种是膨胀型丙烯酸酯乳胶防火涂料。

膨胀型防火涂料产品简介：防火涂料是在主要成膜物质（漆基）中加入颜料、填料、防火填料、增塑剂、其他助剂、水或溶剂而组成的，可用于可燃性底材表面，能降低被涂底材表面的可燃性，阻挡火焰燃烧究竟材或对底材起到组织扩散、扩展作用，从而提高被涂底材耐火极限的一种功能型涂料，该类涂料已被广泛应用于建筑、交通工具、电器、军工、化工、纺织、古建及文物爱护等诸多方面。

防火涂料按机理分类：膨胀型防火涂料，非膨胀型防火涂料。

目前膨胀型防火涂料又分为有机型和无机型。

市场中目前应用比较广泛的是水性有机防火涂料。

膨胀型防火涂料在正常的状况下，受火时可膨胀并形成匀称而致密的蜂窝状或海绵状的碳质泡沫层，使火焰和物体隔绝开来，阻挡或延缓燃烧，以达到灭火的目的，对可燃基材具有良好的爱护作用。

防火涂料一般由人.1：合成的不燃烧或难燃烧有机高分子树脂为主体，该有机高分子树脂经特殊的基团改性，树脂本身即可带有肯定量阻燃基团和能发泡的基团，再适当加入少量的阻燃剂、发泡剂、碳源等组成防火体系。

同时，防火涂料所用的颜料，常用睇白、钛白、云母以及石棉等，因为这些颜料具有很高的散发热量的效能，也有利于防火作用，其中睇白粉对红外线的反射实力较强，遇火焰能反射热量，在防火涂料中广泛运用。

防火机理：1 .防火涂料本身具有难燃性或不燃性，使被爱护基材不干脆和空气接触而延迟物体着火或减小燃烧的速度；2 .防火涂料除本身具有不燃性或难燃性外，它还具有较低的导热系数，可以延迟火焰温度向被爱护基材的传递；3 .防火涂料受热分解出不燃的惰性气体，冲淡被爱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；4 .含氮的防火涂料受热分解放出NO、NHZZ3等基团，和有机游离基化合，中断连锁反应，降低温度；5 .膨胀型防火涂料受热膨胀发泡，形成碳质泡沫隔热层，封闭被爱护的物体，延迟热量向基材的传递，阻挡物体着火燃烧或因温度上升而造成的强度下降。

发泡机理：膨胀型防火效果主要是由以下几点因素所限制：绝热效果，利用膨胀碳层，阻挡热量传递；膨胀吸热，涂膜在高温下发生软化熔融蒸发膨胀及碳源的分解汲取了大量的热；隔绝氧气，膨胀炭层形成覆盖作用；稀释空气中的氧气的浓度，不燃气体释出°有机膨胀型防火涂料的作用机理：涂料组分性能要求材料举例基料能溶化、有阻燃性、遇火可分解出不燃或难燃的气体（基料假如没有阻燃性则涂料配方中要运用阻燃剂）聚丙烯酸酯乳液、聚醋酸乙烯乳液、环氧树脂、聚氨酯、环氧一聚硫等。

膨胀型防火涂料组合物一、膨胀型防火涂料的主要成分1、基料基料是膨胀型防火涂料的成膜物质，通常为水性或溶剂型树脂，如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等。

基料的作用是将其他成分粘结在一起，并在基材表面形成连续的涂层。

2、脱水成炭催化剂脱水成炭催化剂是膨胀型防火涂料中的关键成分之一，常见的有聚磷酸铵（APP）、磷酸三聚氰胺（MPP）等。

在火灾发生时，催化剂能够促进涂层中的有机物质脱水炭化，形成不易燃烧的炭质层。

3、成炭剂成炭剂在高温下能够发生脱水、分解和聚合反应，形成炭质层。

常用的成炭剂有季戊四醇（PER）、双季戊四醇（DPER）、淀粉等。

4、发泡剂发泡剂在受热时会分解产生气体，使涂层膨胀形成泡沫状结构。

常见的发泡剂有三聚氰胺（MEL）、尿素等。

5、颜填料颜填料主要用于改善涂料的外观和性能，如增加涂层的遮盖力、提高耐候性等。

常用的颜填料有钛白粉、滑石粉、碳酸钙等。

6、助剂助剂包括消泡剂、流平剂、分散剂等，用于改善涂料的施工性能和涂层质量。

二、膨胀型防火涂料的作用原理膨胀型防火涂料的防火作用主要基于以下几个阶段：1、升温阶段当火灾发生时，涂层受热温度逐渐升高。

2、脱水炭化阶段在一定温度下，脱水成炭催化剂促使成炭剂脱水炭化，形成炭质骨架。

3、发泡膨胀阶段随着温度的进一步升高，发泡剂分解产生大量气体，使炭质层膨胀形成泡沫状结构。

4、隔热隔氧阶段膨胀后的泡沫状炭质层具有良好的隔热和隔氧性能，能够有效地阻止火焰和热量向基材传递，从而保护基材不被烧毁。

三、膨胀型防火涂料的性能特点1、防火性能优异能够在较短的时间内形成有效的防火隔热层，大大延长基材的耐火时间。

2、装饰性能较好可以根据需要调配出各种颜色，满足不同建筑和工业设施的装饰要求。

3、施工方便可以采用刷涂、喷涂等多种施工方法，适应不同的施工环境和基材表面。

4、环保性能良好水性膨胀型防火涂料以水为溶剂，减少了有机溶剂的挥发，对环境和人体健康的危害较小。

然而，膨胀型防火涂料也存在一些不足之处。

防火涂料中发泡剂的选择
关于膨胀型防火涂料中的发泡剂，在生产中需要的比例，是很有讲究的。

下面我们武汉兴海和大家探讨一下关于防火涂料中发泡剂的选择。

膨胀型防火涂料的特点是涂层遇热时，释放出不燃性气体，如氨、二氧化碳、水蒸汽、卤化氢等，使涂层膨胀，并在涂层内形成蜂窝状泡沫结构，这些靠发泡剂来实现。

发泡剂是否适用，其分解温度是关键。

分解温度过低，释放气体在成炭前逸出起不到作用；分解温度过高，产生的气体会把炭层顶起或吹掉，不能形成良好的炭质泡沫层。

一般选择胺类化合物发泡剂，包括三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、硼酸铵、双氰胺甲醛树脂、氨基树脂等。

体系中聚磷酸铵、氯化石蜡、氨基树脂已起到大部分发泡剂的作用，用三聚氰胺补充不足部分。

实验结果表明：三聚氰胺用量增大，膨胀速度加快，膨胀倍数增加，但膨胀层太高将影响炭层的质量及在火场中的牢固性。

为了控制膨胀速度和膨胀高度，保证涂层质量，三聚氰胺的用量应控制在适宜的范围，一般为总体系的8%左右。

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第７卷第３期２００７年６月安全与环境学报Ｊｏ啪ａｌｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔ文章编号：１００９—６０９４（２００７）０３．００９４．０４纳米Ｓｉ０２和发泡剂对聚氨酯防火涂料阻燃性能的影响＊黄晓东，林巧佳（福建农林大学材料工程学院，福州３５０００２）摘要：近几年来我国火灾的严重性已使木材阻燃成为一项紧迫任务。

为了提高马尾松胶合板的阻燃性能，以聚氨酯为对象，采用ＨＲＲ３热释放率系统、Ｈｃ一２氧指数测定仪等测定了涂覆膨胀型纳米聚氨酯防火涂料的马尾松胶合板的燃烧热释放率和氧指数，分析了纳米ｓｉ０：以及各种发泡剂对聚氨酯防火涂料阻燃性能的影响，并分析它们的阻燃机理。

结果表明，在聚氨酯防火涂料中加入纳米ｓｉ０２，可使涂覆的胶合板燃烧失重和炭化体积明显降低，有效地提高阻燃性能，纳米ｓｉＯ：用量以３％为宜。

加入发泡剂可进一步提高涂料的阻燃效果和氧指数值。

复合发泡剂比单一发泡剂效果好。

在８种试验方案中，用尿素一双氰胺按ｌ：３的质量比组成的复合发泡剂阻燃效果最优，在ＨＲ凡热释放率系统测试中，涂覆的胶合板着火燃烧时间最长（６９ｓ），达最高热释放率时间最短（１３０ｓ），热释放率峰值最低（５３．４５ｋｗ／ｍ２），氧指数值最高（５５）。

关键词：涂料学；纳米ｓｉ０２；发泡剂；聚氨酯防火涂料；热释放率；氧指数；阻燃性能中图分类号：Ｔ０６２８．４文献标识码：ＡＯ引言木材具有美丽的纹理和舒适宜人的质感，是建筑和室内装修的重要材料。

但木材易燃，容易造成火灾，危及人类的生命和财产安全。

为了提高木材使用的安全性，必须对木材进行阻燃处理。

采用防火涂料是一种简便易行的方法…，而其中膨胀型防火涂料是目前国内外研究和开发的重点怛Ｊ。

在膨胀型防火涂料中，发泡剂是其重要的组成部分。

发泡剂遇火受热后发生热分解，会产生不燃性气体，如Ｈ２０、Ｎ地、Ｃ０２等，使涂层膨胀发泡，形成泡沫状结构，从而阻止火焰进一步蔓延ｂ吲。

但不同发泡刘的分解温度不同，阻燃效果也各异。

膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响前言在建筑物材料的选用方面，防火性能是非常关键的。

防火涂料可在火灾发生时保护建筑物的结构和人员的安全。

因此，纳米技术的应用逐渐成为防火涂料发展的趋势，其中膨胀型防火涂料作为防火涂料中的一种新型材料，已经得到了广泛关注。

本文将探讨膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响。

膨胀型防火涂料的基本特性和组成膨胀型防火涂料的主要组成部分是膨胀剂、抗氧化剂和增稠剂。

其中，膨胀剂是核心材料，可以在火灾发生时自动膨胀并形成泡沫隔热层，将建筑物结构和人员包裹在内，从而起到防火隔热的作用。

抗氧化剂和增稠剂则是为了提高膨胀剂的稳定性和粘度。

膨胀型防火涂料的特点包括：•防火性能高，在高温下可以快速膨胀，并形成泡沫隔热层，保护建筑物的安全；•膨胀速度快，反应时间短，可起到快速防火的作用；•粘度大，能够附着于各种建筑物表面，不会因热胀冷缩而破裂。

膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响膨胀型防火涂料是防火涂料中的一种新型材料，与传统防火涂料相比，其性能更为优异。

我们可以通过以下几个方面来了解膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响。

膨胀型防火涂料可以提高涂料的绝热性能膨胀型防火涂料能够形成泡沫隔热层，从而提高涂料的绝热性能。

泡沫隔热层可以减缓火焰向内燃烧的速度，减轻建筑物结构的受损程度，并且可以保持墙体的温度在一定的低温范围内，保证人员安全。

膨胀型防火涂料可以提高涂料的抗冲击性能膨胀型防火涂料具有较高的粘稠度，能够附着于各种建筑物表面，不会因热胀冷缩而破裂。

因此，膨胀型防火涂料可以提高涂料的抗冲击性能，降低火灾时建筑物的损坏程度，保证人员的安全。

膨胀型防火涂料可以提高涂料的防腐性能膨胀型防火涂料中的抗氧化剂可以提高涂料的抗氧化性能，增加涂料的耐久性。

因此，膨胀型防火涂料可以提高涂料的防腐性能，延长涂料使用寿命。

结论膨胀型防火涂料是防火涂料中的一种新型材料，具有优异的防火性能和抗冲击性能，可以提高涂料的绝热性能和防腐性能。

论发泡剂在钢结构防火涂料性能中影响近年来，现代化厂房、机场候机楼、影剧院、体育馆、大型超市等大跨度建筑物广泛采用钢结构。

钢材作为主要结构材料，具有跨度大、自重轻、可预制加工等诸多优点。

由于钢材自身不燃，因此钢结构的防火隔热保护防盗环境问题曾一度被人们所忽视；据国内外相关资料报道和专业机构的试验结果显示，钢结构建筑的耐火性能远比砖石极差结构和钢筋混凝土结构差。

钢材的力学性能是向量温度的函数，电力设备强度振幅随温度的升高而降低；生铁失去承载能力时的温度，定义为钢材失效的沸点；通常建筑用钢材的临界出错失效温度为540℃。

对于建筑火灾，温度大多在800～1200℃之间。

国际标准火灾升温曲线公式为：T-TO=3451g(8t+1)式中T-火场温度(℃)，TO-火灾前室温(℃)，t-时间(min)由上式可知，在火灾发生的10分钟内，火场温度可高达700℃以上。

对于裸露的钢瓦片，只需几分钟，温度就可达到极限值，在纵向压力和横向拉力作用下，钢结构扭曲变形、跨塌毁坏。

由此可见，不作防火保护的钢结构，遭遇火灾时的危险性是非常大的。

钢结构防火涂料是涂覆于钢结构的或构筑物表面建筑物一种涂料，具有一定的装饰作用，遇火灾时能迅速膨胀演化成耐火绝热保护层，以满足建筑设计防火标准化的兼顾要求。

发泡剂是防火涂料作用高温火焰在下形成海绵状或蜂窝状阻燃保温膨胀炭化层的重要组分。

发泡剂含量以及复合发泡剂配比的不同，直接影响着防火塑料制品胶粘剂的阻燃隔热性能，含量过高、过低或配比不恰当都不利于形成优质的炭化层。

本篇文章主要讨论了发泡剂含量以及复合发泡剂配比对防火涂料性能的影响。

一、弹性体含量对防火涂料性能的影响1、防火涂料的制备及其理化性能在其他组分确定的条件下，探讨发泡剂对膨胀型防火涂料性能的影响。

取发泡剂样品，其配方变化量见表1。

从表2可以看出，该系列防火涂料的理化性能均能符合膨胀型防火涂料的国家标准《钢结构防火通用涂料通用技术条件》(GB14907-94)。

膨胀型阻燃水性聚氨酯涂层胶的制备及应用徐成书;田呈呈;邢建伟;邵辉【摘要】Waterborne polyurethane emulsion was prepared by the reaction of Polypropylene carbonate polyol with isophorone diisocyanante(IPDI) and dimethylol propionic acid(DMPA), and the swelling flame-retardant waterborne polyurethane coating was gained by adding flame-retardant material into waterborne polyurethane. The assessment on the flame-retardant coating was made according to the tests of the flame-retardant ability and other abilities about the finished dacron fabric. It is found that the char length of the dacron fabric is 5. 3cm during the combustion process with low poison, low smoke and no melt drops, which classified this coating as eco-friendly material.%以聚碳酸亚丙酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,合成水性聚氨酯乳液,采用外添加法制备膨胀型阻燃水性聚氨酯涂层胶.结果表明,采用该水性聚氨酯阻燃涂层胶整理后涤纶织物损毁炭长为5.3cm,在燃烧过程中低烟、低毒、无融滴,属环保型阻燃水性聚氨酯涂层胶.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2012(026)004【总页数】5页(P415-418,427)【关键词】聚碳酸亚丙酯多元醇;阻燃涂层胶;涤纶织物【作者】徐成书;田呈呈;邢建伟;邵辉【作者单位】西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安710048;西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安710048;西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安710048;西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TS195.24纺织品易燃烧，在使用过程中往往由于燃烧而造成严重的生命、财产损失.随着科技的发展，人们对纺织品应用要求越来越高.水性聚氨酯是一种具有优良性能的高分子材料，作为织物涂层剂已得到广泛应用，将水性聚氨酯涂层剂进行阻燃化处理成为一个重要的研究方向.水性聚氨酯（PU）以水为分散介质，不仅具有类似溶剂型聚氨酯高强度、耐摩擦等性能，还具有不燃、气味小，无毒、无污染等优点，且生产安全性高［1－4］. 本文以聚碳酸亚丙酯多元醇为原料，以聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇为阻燃剂，以二甲基硅油和氢氧化镁为协效剂，合成阻燃聚氨酯涂层胶.该膨胀型阻燃涂层胶是一种新型无卤环保型阻燃涂层胶，其在燃烧过程中低烟、低毒、无融滴. （1）织物经过前处理的纯涤纶织物.（2）药品聚碳酸亚丙酯多元醇（PPC，分子量2 660）（江苏中科金龙化工股份有限公司），异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）（广州茵诺威化工有限公司），二羟甲基丙酸（DMPA）（广州恒涛贸易有限公司），1，4丁二醇（BDO）（临海市亿达贸易有限公司），咪唑（天津化学试剂有限公司），季戊四醇、三聚氰胺、聚磷酸铵（国药集团化学试剂有限公司），二甲基硅油（天津市津北精细化工有限公司），氢氧化镁（广东光华化学厂有限公司），含卤素阻燃剂（传化公司）. （3）仪器 BS210S型电子天平，LA－20型热定型机，JJ－1型电动搅拌器，YG （B）815D－I型织物阻燃性能测试仪，WS－Ⅲ型全自动型白度仪，HDO26N型电子织物强力仪，CMT－6014型真空泵.（1）水性聚氨酯乳液的制备将聚碳酸亚丙酯多元醇装入三口烧瓶中，100℃对其进行真空脱水，降温至40℃，加入DMPA及催化剂，同时通入氮气对反应过程进行保护，升温至60℃，加入IPDI，继续升温至70℃，恒温反应一定时间，直到预聚体中游离—NCO基团含量达到理论值，通过加入丙酮调节体系粘稠度，得到预聚体.向预聚体中加入BDO并升温至80℃进行扩链，扩链结束后降温至60℃，用咪唑对残余的异氰酸酯基进行封闭，降至室温后加入计量的三乙胺并快速搅拌一定时间，中和反应结束后加水高速搅拌乳化分散，制得聚碳酸亚丙酯基水性聚氨酯乳液.（2）阻燃胶的制备在常温条件下将计量好的阻燃剂（包括协效剂二甲基硅油和氢氧化镁）、酒精以及分散剂投入到三口烧瓶中，升温至60℃恒温30min，随后加入计量的水性聚氨酯乳液，待继续恒温50min后，从三口烧瓶中倒出，在离心机下进行剪切.用自制涤纶阻燃剂作为整理剂，采用涂层法整理涤纶织物，工艺流程为涂层→预烘（100℃×20min）→焙烘（180℃×2min）.（1）织物阻燃性能和耐洗牢度按照国家标准GBIT5455—1997《纺织品织物阻燃性能测定垂直法》对整理后织物阻燃性能进行测试.采用皂碱法［5］对整理后织物耐洗牢度进行测试.（2）织物增重率经阻燃胶整理后的试样，待其重量平衡时测其质量.式中，m0为整理试验前试样质量；m1为整理后试样质量［6］.（3）织物白度使用织物WS－Ⅲ全自动白度测试仪.将织物叠成4层（织物表面纹路方向尽可能一致，织物平整），待仪器校准后，将叠好的织物夹到测试孔处白度测试仪上，仪器将自动显示数据，每块布测试4次，记录数据［6］.（4）织物断裂强力使用电子织物强力测试仪，将织物剪成300mm×50mm的规格，夹到强力仪上进行测试，测试3次，记录数据［7］.（5）手感的评定由5人分别触摸评定，评定结果共分为（与未经助剂处理的原样相比）柔软、较软、不变、较硬和硬等5个级别.按照1.2的合成工艺及1.3阻燃涂层胶的整理工艺，阻燃剂的用量为水性聚氨酯含固量的40%，改变阻燃剂（聚磷酸铵∶三聚氰胺∶季戊四醇）各原料的质量比，对涤纶织物进行阻燃整理，并测试阻燃效果，实验结果见表1.阻燃剂的具体作用为聚磷酸铵（酸源）受热时分解产生脱水剂，其能与季戊四醇（成炭剂）形成酯，酯然后脱水交联形成炭，同时三聚氰胺（发泡剂）受热分解时释放大量的气体稀释空气中氧气的浓度以及促使炭化层膨胀，起到阻隔热能向基材的传递的作用，从而达到阻燃的效果.由表1可以看出，聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇三者配比发生变化时对织物阻燃效果有很大影响.故只有在合理使用三者配比的前提下，才能使阻燃效果达到最佳.最终确定聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇的最佳质量比为30∶15∶15.在阻燃整理工艺中，阻燃剂的用量（相对于水性聚氨酯含固量的用量）直接影响阻燃产品性能的好坏.根据实验取聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇质量比为30∶15∶15，按照1.2的合成工艺及1.3阻燃涂层胶的整理工艺，改变阻燃剂在阻燃聚氨酯涂层胶中的用量，对涤纶织物进行阻燃整理，并测试阻燃效果，实验结果见表2.由表2可以看出，在织物增重率基本相近的情况下，阻燃涂层胶中不含阻燃剂时，涤纶的阻燃性很差，随着阻燃剂用量的增加，阻燃效果明显提高，但织物的断裂强力明显下降，这是由于阻燃剂破坏了聚氨酯胶体固化交联的完整性所致.综合考虑，确定阻燃剂的最佳用量为水性聚氨酯含固量的40%.根据实验取聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇质量比为30∶15∶15，阻燃剂用量为水性聚氨酯含固量的40%，按照1.2的合成工艺及1.3阻燃涂层胶的整理工艺，改变经阻燃整理后织物增重率，对涤纶织物进行阻燃整理，并测试阻燃效果，实验结果见表3.由表3可以看出，随着整理后涤纶增重率的增加，整理后涤纶在燃烧过程中损毁炭长减小，阴燃时间变短.当增重率大于120%时，整理后织物阻燃效果无明显提高，且此时织物手感有所下降，综合考虑各项因素，确定织物最佳增重率为120%. 二甲基硅油本身具有一定阻燃性，同时，在聚磷酸铵及其组成的膨胀型阻燃体系中加入有机硅阻燃剂，还能使聚磷酸铵的热稳定性提高17～31℃［8］，从而提高其阻燃性能.本实验采用二甲硅油作为聚氨酯阻燃涂层胶的协效剂，以其用量为变量，其他工艺条件同实验2.3，对涤纶织物进行阻燃整理，并测试阻燃效果，结果见表4.由表4可以看出，随着二甲基硅油用量的增加，涤纶整理织物在燃烧过程中的损毁炭长减小，续燃时间变短，因为二甲基硅油所含有的硅氧链节具有一定的阻燃作用，阻燃机理属于凝聚相阻燃机理，即通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性实现其阻燃功效.故当二甲基硅油含量增高时，整理后的涤纶织物阻燃性能提高，同时当引入二甲基硅油时能够显著提高整理后织物的柔软性能.当其用量继续增大时，阻燃效果无明显变化，综合考虑各项因素，确定二甲基硅油最佳用量为5%.氢氧化镁属于无机阻燃剂，在燃烧时不产生有毒气体，环保抑烟.本实验采用氢氧化镁作为聚氨酯阻燃涂层胶的协效剂，以其用量为变量，其他工艺条件同实验2.3，对涤纶织物进行阻燃整理，并测试阻燃效果，结果见表5.由表5可以看出，随着氢氧化镁用量的增加，整理后涤纶损毁炭长变短，白度增加.因为氢氧化镁分解过程中释放出的大量水蒸气冲淡了聚合物表面附近的氧气和可燃气体的浓度，使织物表面燃烧较难进行；氢氧化镁有利于形成表面炭化层，阻止氧气和热量的进入，其分解生成的氧化镁是良好的耐火材料，能提高聚合物材料抵抗火焰的能力，起到隔绝空气阻止燃烧的作用.同时，加入氢氧化镁能显著提高织物白度.综合考虑各项因素，确定氢氧化镁最佳用量为4%.按照1.2的合成工艺及1.3阻燃涂层胶的整理工艺，自制阻燃胶采用优化出的最佳原料配方，分别使用自制阻燃胶和市售阻燃胶（浙江传化股份有限公司）对涤纶织物进行整理，测试阻燃效果，结果见表6.由表6可以看出，自制阻燃胶与传化阻燃胶相比较，自制阻燃胶具有发烟量小，无黑烟产生，低毒以及二次污染小的优点.（1）以聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺为原料制备膨胀型阻燃胶，通过实验优化出聚磷酸铵∶季戊四醇∶三聚氰胺的最佳质量比为30∶15∶15.（2）二甲基硅油和氢氧化镁与该膨胀型阻燃涂层胶复配使用时在提高其阻燃效果的同时，整理后织物柔软性及白度均有所提高.（3）水性聚氨酯阻燃涂层胶具备良好的阻燃性能，低烟、低毒、无融滴，是与环境兼容的无卤阻燃胶.Key words：waterborne polyurethane；flame retardant coating agent；dacron fabric【相关文献】［1］李绍雄，刘益军.聚氨酯树脂及其应用［M］.北京：化学工业出版社，2002：40－43.［2］黄世强，孙争光，李盛彪.环保胶黏剂［M］.北京：化学工业出版社，2003：51－68.［3］YU Ming，XU Qiang.Water－blown polyurethane rigid foams modified by chemical plastication［J］.Chinese Journal of Reactive Polymers，2006，15（1）：23－28.［4］DANIEL B OTTS，MAREK W URBAN.Heterogeneous crosslinking of waterborne two－component polyurethane（WB 2K－PUR）［J］.Polymer，2005，46（8）：2 699－2 709.［5］孙锋，郑亚娟.棉针织品耐久性阻燃整理探讨［J］.针织工业，1996，24（6）：1－4.［6］陈英.染整工艺实验教程［M］.北京：中国纺织出版社，2004：52.［7］孙家琛，殷锦捷.水性聚氨酯阻燃涂料燃烧试验研究［J］.现代涂料与装潢，2009，12（1）：5－7.［8］KIYOAKI Moriuchi，TARO Fujita，SHINYA Nishikawa，et al.Development of environmentally－friendly electric wires forhousehold andelectro－appliances［J］.SEI Technical Review，2002，54（3）：80－85.Abstract：Waterborne polyurethane emulsion was prepared by the reaction of Polypropylene carbonate polyol with isophorone diisocyanante（IPDI）and dimethylol propionic acid（DMPA），and the swelling flame－retardant waterborne polyurethane coating was gained by adding flame－retardant material into waterborne polyurethane.The assessment on the flame－retardant coating was made according to the tests of the flame－retardant ability and other abilities about the finished dacron fabric.It is found that the char length of the dacron fabric is 5.3cm during the combustion process with low poison，low smoke and no melt drops，which classified this coating as eco－friendly material.。

膨胀型防火涂料生产工艺膨胀型防火涂料是一种能够在高温下膨胀形成隔热层的特殊涂料，其生产过程中需要经历多个工艺步骤。

本文将介绍膨胀型防火涂料的生产工艺，包括原材料准备、配料、搅拌、喷涂等过程。

膨胀型防火涂料的生产过程需要准备各种原材料。

这些原材料包括基料、膨胀剂、稳定剂、助剂等。

基料是膨胀型防火涂料的主要成分，一般为聚合物乳液。

膨胀剂是使涂料在高温下膨胀形成隔热层的关键成分，常用的膨胀剂有氨基膨胀剂和磷酸铵等。

稳定剂和助剂是为了提高涂料的稳定性和流变性能。

接下来是配料过程。

根据配方，将准备好的原材料按照一定比例加入到配料罐中。

在配料过程中需要严格控制每种原材料的用量，以确保涂料的性能符合要求。

然后是搅拌过程。

将配料好的原材料放入搅拌机中进行搅拌。

搅拌的目的是将各种原材料充分混合，使其形成均匀的涂料体系。

搅拌过程中需要控制搅拌时间和搅拌速度，以保证涂料的质量。

搅拌完成后，涂料需要进行质量检验。

常用的检验项目包括涂料的粘度、固含量、pH值等。

通过对涂料进行质量检验，可以确保涂料的性能符合要求。

最后是喷涂过程。

将搅拌好的涂料装入喷涂设备中，通过喷枪将涂料均匀地喷涂到需要防火的物体表面。

喷涂过程中需要控制喷涂的厚度和均匀性，以确保涂料可以形成有效的隔热层。

膨胀型防火涂料的生产工艺需要严格控制每个环节，以确保涂料的性能和质量。

在生产过程中，需要使用先进的设备和技术，以提高生产效率和产品质量。

同时，还需要进行严格的质量控制和检验，以确保涂料符合相关标准和要求。

膨胀型防火涂料的生产工艺包括原材料准备、配料、搅拌、质量检验和喷涂等过程。

通过合理的工艺控制和质量管理，可以生产出性能优良的膨胀型防火涂料，为建筑物提供有效的防火保护。

膨胀型防火涂料生产工艺膨胀型防火涂料是一种具有膨胀性能的材料，能够在火灾发生时迅速膨胀形成致密的防火屏障，有效延缓火势蔓延，保护建筑和人员的安全。

下面将介绍膨胀型防火涂料的生产工艺及其应用。

一、膨胀型防火涂料的生产工艺膨胀型防火涂料的生产工艺主要包括原材料的准备、配方设计、搅拌混合、生产设备的选择和涂料的包装等环节。

1. 原材料的准备：膨胀型防火涂料的主要原材料包括膨胀剂、粘结剂、填料、助剂和稳定剂等。

这些原材料需要经过严格的筛选和测试，确保其质量合格。

2. 配方设计：根据膨胀型防火涂料的使用要求和性能指标，制定合理的配方。

配方中的各种原材料的比例和用量都需经过精确计算和实验验证，以保证涂料的防火性能和使用寿命。

3. 搅拌混合：将准备好的原材料按照配方比例放入搅拌机中进行混合。

搅拌的时间和速度需要控制得当，以确保各种原材料充分混合均匀。

4. 生产设备的选择：生产膨胀型防火涂料需要选择适用的生产设备，如搅拌机、喷涂机、包装机等。

这些设备需要具备高效、稳定的性能，以保证涂料的生产效率和质量。

5. 涂料的包装：生产好的膨胀型防火涂料需要进行包装和储存，一般采用桶装或罐装的方式。

在包装过程中，需要确保涂料的密封性和防潮性，以延长其使用寿命。

二、膨胀型防火涂料的应用膨胀型防火涂料广泛应用于建筑、交通运输、电力、石油化工等领域，具有重要的防火保护作用。

1. 建筑领域：在建筑物的结构和装饰材料上涂刷膨胀型防火涂料，可以提供有效的 passziv防火保护，阻止火势蔓延。

尤其适合用于防火门、防火墙等重要部位的防火处理。

2. 交通运输领域：膨胀型防火涂料可广泛应用于汽车、火车、船舶等交通工具的防火保护。

在车辆的发动机舱、油箱和车厢等部位进行涂刷，能够有效隔离燃烧源，防止火灾蔓延。

3. 电力领域：在电力设备和电缆上涂刷膨胀型防火涂料，可以提供良好的防火性能。

特别适用于发电厂、变电站、配电室等高温、高压环境下的防火保护。