摘要:以過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑,OP-10為乳化劑,在聚乙烯醇保護(hù)下,用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯進(jìn)行共聚,合成乳液型丙烯酸酯樹(shù)脂,并用紅外光譜表征。用磷酸、五氧化二磷、季戊四醇反應(yīng)生成的酯型中間體與三聚氰胺混合,制得膨脹型阻燃劑,用紅外光譜表征并對(duì)其進(jìn)行熱重分析。用自制膨脹型阻燃劑與乳液型丙烯酸樹(shù)脂及少量硅溶膠按一定比例混合調(diào)勻,制備超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)涂料性能進(jìn)行檢測(cè),其基本性能達(dá)到防火涂料要求。
關(guān)鍵詞:水性;丙烯酸酯樹(shù)脂;防火涂料;阻燃劑
隨著我國(guó)城市規(guī)模的發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)建筑業(yè)的應(yīng)用具有非常廣闊的前景。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料報(bào)道及有關(guān)機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明,鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能較磚石結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差。鋼材的機(jī)械強(qiáng)度隨溫度的升高而降低,在500℃左右,其強(qiáng)度下降到40—50%,鋼材的力學(xué)性能,如屈服點(diǎn)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及荷載能力等都迅速下降,很快失去支撐能力,導(dǎo)致建筑物垮塌。因此,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)勢(shì)在必行。
在鋼結(jié)構(gòu)表面刷涂或噴涂防火涂料,起防火隔熱作用,防止鋼材在火災(zāi)中迅速升溫而降低強(qiáng)度,避免鋼結(jié)構(gòu)失去支撐能力而導(dǎo)致建筑物垮塌。防火涂料按其涂膜厚度分為厚涂型、薄涂型和超薄型三種,其中超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料用量最大,約占防火涂料的90%,但一般為溶劑型,雖然耐火性能優(yōu)越,但在生產(chǎn)、施工中污染環(huán)境,有害人體健康。所以安全無(wú)毒、無(wú)空氣污染、施工工具易于清洗的水性環(huán)保超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),越來(lái)越受到人們的重視,成為各國(guó)研究的發(fā)展方向之一。
本文以水為分散劑,采用乳液聚合的方法,合成乳液型丙烯酸酯樹(shù)脂,考慮對(duì)涂料性能的影響,用硅溶膠對(duì)其加以改性,調(diào)整乳液與阻燃劑的不同配比,制得較為理想的防火涂料。
1·實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑與儀器
甲基丙烯酸甲酯(AP)、丙烯酸丁酯(AP)、乳化劑(OP-10,AP)、聚乙烯醇(CP)、過(guò)硫酸銨(AP);季戊四醇(CP)、磷酸(AP)、五氧化二磷(AP)、三聚氰胺(CP);硅溶膠(固含量30%,平均粒徑10-20nm)。其中,甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯在反應(yīng)前均進(jìn)行蒸餾提純處理。
紅外光譜儀(Nicolet560,NicoletCo.),熱重分析儀(Q600,TA儀器公司)。微型球磨機(jī)(QMJ,吉林市計(jì)達(dá)粉體工程設(shè)備有限公司),鋼質(zhì)涂膜樣板,煤油噴燈,自制;粉碎機(jī)(上海廣沙工貿(mào)有限公司),數(shù)字顯示式熱電偶配套組件(奧特溫度儀表廠)。
1.2丙烯酸樹(shù)脂乳液的制備
原料名稱(chēng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
甲基丙烯酸甲酯30~40
丙烯酸丁酯50~60
乳化劑3~5
聚乙烯醇1.0~1.5
去離子水120~200
在三口燒瓶中加入定量的去離子水,加入去離子水的量為單體總量的1.5~2倍。加入適量的聚乙烯醇,加熱攪拌至90℃,回流15min,待聚乙烯醇完全溶解,加入乳化劑,回流15min;加入單體總量的1/4~1/3,乳化30min,滴加引發(fā)劑(過(guò)硫酸銨),充分反應(yīng)至少30min,然后緩慢滴加單體,滴加單體完畢后,繼續(xù)反應(yīng)1h。在滴加單體的過(guò)程中,定時(shí)定量的加入適量引發(fā)劑。反應(yīng)結(jié)束,在80℃抽真空30min,脫除殘余單體,降至常溫,得到丙烯酸樹(shù)脂乳液,固含量為20~30%。共聚物中軟硬單體的比例根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
1.3阻燃劑的制備與機(jī)理
按比例加磷酸、五氧化二磷、季戊四醇至反應(yīng)燒瓶中,加熱充分反應(yīng)制得粘稠狀的磷酸酯型中間體(五氧化二磷消耗產(chǎn)物水,進(jìn)一步生成磷酸酯型中間體);將此中間體與一定量的三聚氰胺混合,混合均勻在150℃加熱3h,得到白色的疏松固體。經(jīng)粉碎,過(guò)200目篩,得到一種磷酸季戊四醇酯三聚氰胺鹽阻燃劑。阻燃劑制備中各物料得配比依據(jù)膨脹型阻燃劑所需要得磷-氮-碳配合比例(即合適的酸源,氣源,碳源)投料。經(jīng)測(cè)定,此類(lèi)阻燃劑在25℃水中的溶解度<1.0%,熔點(diǎn)>175℃。
1.4丙烯酸酯樹(shù)脂乳液防火涂料的制備
原料名稱(chēng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)
丙烯酸酯樹(shù)脂乳液40~50
硅溶膠2.0~8.0
鈦白粉0.5~2.5
阻燃劑30~35
助溶劑1.8~2.0
消泡劑0.8~1.8
去離子水12~15
制備過(guò)程:按配方,在阻燃劑與鈦白粉的混合物中加入去離子水,并攪拌均勻;加入助溶劑(醇醚類(lèi)物質(zhì)),先經(jīng)高速攪拌機(jī)攪拌均勻,再經(jīng)球磨機(jī)研磨至涂料要求的細(xì)度;在丙烯酸樹(shù)脂乳液中加入硅溶膠,攪拌均勻后,與研磨好的阻燃劑、鈦白粉的混合物混勻,加入消泡劑(磷酸三丁酯等),得到水基型防火涂料。 |
