可膨胀石墨对钢结构防火卷材性能的影响

膨胀型防火涂料是防火涂料中的主要类型,具有低烟、少毒、无卤化的特点,受热时发生膨胀,生成导热系数较小的炭质层.延缓热量向基材的蔓延,呈高效的阻燃效果,为灭火赢得宝贵的时间,是实现阻燃剂无卤化的很有希望的途径之一,近年来已经被广泛用于建筑结构的防火处理。

为了克服钢结构防火涂料膨胀发泡层蓬松易脱落和易开裂的缺点,采用可膨胀石墨来改善防火涂料发泡层的结构。研究了可膨胀石墨对发泡层形貌和钢结构耐火极限的影响。结果表明,可膨胀石墨膨胀后成"蠕虫"状穿插于发泡层中,起到增强作用,使炭质层结构更致密。采用膨胀容积为180ml/g、粒径为0.18mm、起始膨胀温度为150℃的可膨胀石墨时,当添加量为3%时具有较好的改性作用。

采用钼酸铵(am)、可膨胀石墨(eg)和am/eg对三聚氰胺聚磷酸盐(mpp)/三聚氰胺(mel)/季戊四醇(per)超薄型防火涂料进行改性,制备改性涂料。耐火性能测试、tga分析表明,与eg改性相比,am、eg协同改性延长了耐燃时间,提高了残炭量。采用freeman方法计算了防火涂料的热降解活化能,am/eg改性较eg改性的防火涂料在200~330℃、330~500℃阶段的活化能分别提高了59.72kj/mol和67.71kj/mol,am/eg改性防火涂料防火性能好。

采用钼酸铵(am)、可膨胀石墨(eg)和am/eg对三聚氰胺聚磷酸盐(mpp)/三聚氰胺(mel)/季戊四醇(per)超薄型防火涂料进行改性,制备改性涂料.耐火性能测试、tga分析表明,与eg改性相比,am、eg协同改性延长了耐燃时间,提高了残炭量.采用freeman方法计算了防火涂料的热降解活化能,am/eg改性较eg改性的防火涂料在200～330℃、330～500℃阶段的活化能分别提高了59.72kj/mol和67.71kj/mol,am/eg改性防火涂料防火性能好.

简述了可膨胀石墨(eg)在塑料中的阻燃机理,分析了eg与其他阻燃剂的协同效应,介绍了高起始膨胀温度eg和低起始膨胀温度eg的制备方法,阐述了eg的尺寸效应以及改善eg与树脂基体相容性的方法,并指出了eg在塑料阻燃中的发展方向。

在硬脂酸中加入膨胀石墨，用熔融共混法制备了硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料，对复合相变材料的微观结构、热性能、稳定性、储放热能力等进行了表征分析，探究了膨胀石墨对硬脂酸结构与性能的影响规律。结果表明：硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料结构上是硬脂酸与膨胀石墨的物理结合，未发生化学反应生成其他物质，保持了两者的优良性能；随着膨胀石墨质量的增加，复合相变材料储放热时间减少，热效率提高，稳定性增强，同时相变温度和相变潜热降低。

以非高纯混合目天然鳞片石墨、硝酸、高锰酸钾为原料,采用化学法经氧化酸化插层、水洗、干燥过程制备无硫低灰分可膨胀石墨。利用正交实验方法确定最佳工艺条件,并对相关影响因素作了初步分析。结果表明:在石墨、高锰酸钾和硝酸的用量比为1.0∶0.2∶6.0,反应时间是60min,反应温度为40℃,h2o2用量为2ml的条件下,可以制备出膨胀体积为260ml/g的无硫低灰分可膨胀石墨。影响反应体系最大的是高锰酸钾用量,依次是硝酸用量、反应温度、反应时间。该工艺方法简单、成本低、易操作,适合工业化生产。

在原料中添加可膨胀石墨(eg),采用一步法合成了阻燃型高回弹聚氨酯软泡,研究了eg对泡沫性能的影响。用扫描电镜和光学显微镜观察了eg粒子在泡沫内的固着状态及其对泡孔形貌和泡沫燃烧后的炭层形貌的影响。垂直-水平燃烧实验和极限氧指数实验检测了eg的添加量对于泡沫燃烧的抑制情况。考察了eg粒子的含量对泡沫密度、拉伸及压缩力学性能的影响,以及eg对泡沫热降解的影响规律。研究结果表明:增大eg用量可以有效抑制熔滴并使阻燃性能得到改善,但添加过多的eg会导致泡孔变形及力学性能恶化。

运用膨胀石墨(eg)与玻璃纤维(gf)对聚氨酯材料协同改性,分析了eg对聚氨酯热失重、阻燃与力学特性的影响。结果表明,当eg加入量增大后,试样的热稳定性也明显获得提升。当eg添加量持续上升后,试样的极限氧指数(loi)也明显升高,当eg含量超过13.8%时试样属于难燃材料。eg除了能够改善聚氨酯阻燃性以外还会明显降低压缩性。聚氨酯变形尺寸在1.6mm以内时剪切强度表现为先缓慢增大,之后快速升高并到达一个峰值。采用gf与eg协同改性使质量保持率略微升高。当温度达到900℃时,试样的质量保持率上升了约5%。加入eg和gf时可以在聚氨酯基体中发挥协同作用,表现为随gf含量的升高压缩强度发生了先增大后减小的现象。当gf添加量增大后,聚氨酯剪切强度先增大后降低。

采用溶液插层法制备了膨胀石墨(expandedgraphite,eg)/硅橡胶(vmq)导热复合材料,利用短切碳纤维(carbonfiber,cf)对复合材料体系进行增强。研究了eg、cf和钛酸酯偶联剂对硅橡胶导热和力学性能的影响。结果表明:短切cf与eg有良好的协同复合作用,一定量的钛酸酯偶联剂可以有效地改善填料与基体之间的界面作用,与eg/vmq复合材料相比,cf/eg/vmq复合材料的导热性能和力学性能都有了显著提高。

23绝缘材料2007,40(1) 可膨胀石墨在有机硅改性丙烯酸树脂 防火涂料中的应用 宋君荣,王久芬,张军科,赵娇娇 (中北大学化工与环境学院化学工程系,太原030051) 摘要:为了改善防火涂料膨胀炭质层蓬松易脱落和易开裂的缺点,将可膨胀石墨添加到防火涂料中,通过对可膨胀石墨和 基料、p_c_n化学膨胀阻燃体系匹配的研究,讨论了可膨胀石墨的细度、膨胀倍率及加入量对防火涂料炭质层结构和耐火极 限的影响。结果表明:可膨胀石墨的加入增加了炭质层强度,提高了防火涂料的耐火时间。 关键词:防火涂料;可膨胀石墨;有机硅改性丙烯酸树脂 中图分类号:tq637.8;tq325.7文献标志码:a文章编号:1009-9239(2007)01-0023-03 applicationresearchonexpa

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以聚丙烯酸酯乳液为基体树脂,多聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇等为主阻燃剂,埃洛石纳米管(hnts)为阻燃协效剂,制备了水性超薄膨胀型钢结构防火涂料,采用模拟大板燃烧法和锥形量热仪对其耐火性能进行了研究,并用扫描电镜观察了膨胀炭层的表面形貌。结果表明:hnts对防火涂料的耐火性能影响显著,当阻燃体系中hnts含量为10.86%时,hnts与主阻燃剂之间有阻燃增效作用,所制备防火涂料的耐火时间为107min,点燃时间为24s,热释放速率峰值与点燃时间比为4.97,燃烧残余量高达48.36%,且燃烧残余物表面致密,显示出优异的耐火性能。

采用偶联剂对fe2o3进行表面改性处理，改性后的fe2o3作为无机填料加入防火涂料较未改性前防火性能有显著提高，通过红外光谱分析。分散性试验等证明其改性效果，并对fe2o3的改性及用量情况对防火性能的影响程度进行对比分析试验，得到防火涂料的最佳工艺条件

采用偶联剂对fe2o3进行表面改性处理,通过红外光谱分析、分散性试验等证明其改性效果,并对fe2o3的改性及用量情况对防火性能的影响程度进行对比分析试验,得到防火涂料的最佳工艺条件。结果表明:对fe2o3进行改性改善了其分散性、粘结性,并在很大程度上提高了涂料的防火性能,且当用量为6%时,阻燃效果最佳。

为考察超薄膨胀型钢结构防火涂层的防火隔热性能在某一特定环境下随使用时间的变化规律,对36个试件进行了人工加速老化试验和隔热性能试验.结果表明:高湿度环境下,涂层阻燃体系中的亲水性物质(如app)会迁移到涂层表面而被溶解,使阻燃体系的组分和配比发生变化,导致高温下阻燃体系的膨胀受阻,从而影响到膨胀倍率和膨胀层内部结构,最终导致膨胀层等效导热系数变大;1,2mm涂层试件的等效导热系数随老化时间总体上呈现出相同的变化规律,与0次循环试件相比,2,4次循环试件涂层的λ仅增大了1.0%左右,21次循环试件涂层的λ增大了30.0%,与21次循环试件相比,42次循环试件涂层的λ仅增大了3.0%左右,表明经过21次循环以后,涂层已达到一个稳定状态.

以硅酸盐类凝胶材料为主粘接剂,采用有机无机复合方法,通过聚合物和改性水玻璃对主粘接剂进行改性,使涂层兼具水泥的刚性和聚合物的柔性,提高其粘结性、耐水性和柔韧性,克服涂层高温或骤冷条件下易爆裂、脱落,常温下易粉化、受潮、附着力差等缺点;理化性能测试和高温燃烧实验表明,防火涂层具有优良的耐火性能,与基材粘接性能良好。

以325目超细鳞片石墨为原材料,k2cr2o7为氧化剂,浓h2so4为插层剂,用化学氧化法制备可膨胀石墨(eg),通过正交试验法筛选出最优配方及工艺条件,即m(石墨)誜v(98%h2so4)誜m(k2cr2o7)=1誜3誜0.3,反应温度30℃,反应时间15min,膨胀容积45ml/g。制取最大膨胀容积eg的最优工艺条件和石墨粒径有关,用小粒径石墨制备eg比用大粒径石墨制备eg需要的氧化剂的量多,完成插层反应所需的时间短。

以75μm天然鳞片石墨为原料，以h3po4、hno3为插层剂，以高锰酸钾为氧化剂，采用化学氧化法制备无硫可膨胀石墨。通过单因素实验分析影响因素对石墨膨胀容积的影响，并对制备机理进行初步探讨。结果表明：无硫可膨胀石墨的最佳制备条件为：石墨（g）与混合酸液（ml）配比1：8，石墨（g）与kmno4（g）配比1：0．15，反应温度35℃，反应时间60min。制得无硫可膨胀石墨的膨胀容积为140ml·g-1。

以75μm天然鳞片石墨为原料，以h3po4、hno3为插层剂，以高锰酸钾为氧化剂，采用化学氧化法制备无硫可膨胀石墨。通过单因素实验分析影响因素对石墨膨胀容积的影响，并对制备机理进行初步探讨。结果表明：无硫可膨胀石墨的最佳制备条件为：石墨（g）与混合酸液（ml）配比1：8，石墨（g）与kmno4（g）配比1：0．15，反应温度35℃，反应时间60min。制得无硫可膨胀石墨的膨胀容积为140ml·g-1。

以天然鳞片石墨为原料,硝酸、磷酸为插层剂,高锰酸钾为氧化剂,采用化学法经氧化酸化插层制备无硫可膨胀石墨,利用正交试验方法确定较佳工艺条件,并对产品进行xrd、sem测试。结果表明:在反应温度75℃,反应时间30min,石墨(g):kmno_4(g):hno_3(ml):h_3po_4(ml)=10:1.0:22:32条件下,可以制备出膨胀体积达150ml/g的无硫膨胀石墨。相关影响因素的大小依次为:高锰酸钾、反应温度、反应时间、硝酸用量、磷酸用量。xrd测试表明膨胀石墨晶体未受破坏,sem可见蠕虫状膨胀石墨结构。

含石墨的mgo-c耐火材料具有优异的抗渣性和抗热震性,是炼钢工业最重要的耐火材料。然而,较高的石墨或碳含量会导致mgo-c耐火材料的高温强度降低,耐火衬的热导率增加。因此,需要减少碳含量且不降低抗热震性。印度的研究人员利用膨胀石墨代替鳞片石墨,并研究了mgo-c材料的性能。试验基础配比(w)为:粗、中颗粒的高纯电熔镁砂65%,镁砂细粉28%,鳞片石墨5%,al粉1%,b4c粉1%,外加热塑性酚醛树脂4%。以质量分数分别为0.2%、0.5%、0.8%的