水性丙烯酸酯膨胀防火涂层的阻燃生烟特征与规律研究

摘要

膨胀型防火涂料作为应用最为广泛、最方便有效的防火涂料，在抵御火灾危害方面起到了巨大的作用。但是防火涂料在燃烧过程中会释放大量浓烟和有毒气体，烟气毒性的威胁，阻碍了人员安全疏散和灭火救援行动，由此造成巨大的人员伤亡和财产损失。对于烟气的研究同阻燃一样具有重要价值。因此防火涂料的高性能、阻燃、抑烟等方面成为今后的研究趋势。
　　本文以应用广泛的水性膨胀型防火涂料作为研究的基础体系。首先，测试发现涂层的动态阻燃和生烟性与乳液含量呈正相关变化，热释放速率和生烟速率随着丙烯酸杂化乳液含量增加而增大;乳液含量为30％时，比光密度最小。小室法测试发现乳液用量为30％的涂料防火效果最好。其次，采用均匀设计的方法，优化聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)三组分的最佳配比，设计了7种配方样品，综合了小室法、锥形量热仪、烟密度测试仪等实验方法。采用线性规划、拟合曲面的方式，借助MATLAB、Lingo等数学软件，结合六种参量通过排除最差解的方法找到可行域，最终求得最优的APP∶PER∶MEL的比例为2∶1∶1。再次，采用热重分析仪分别考察了IFR膨胀阻燃体系的三组分的热分解过程，发现APP、PER、MEL的分解温度范围基本相当，可以很好的匹配发挥作用。结合乳液对水性膨胀型防火涂料阻燃和生烟的研究，用热重分析仪对比考察了膨胀阻燃体系、杂化丙烯酸乳液和优化乳液比例的水性涂料的热分解过程，并结合元素分析仪，分析研究了它们在氮气和氧气气氛下的热解过程及其成炭性。并对成炭率作了比较。最后，采用锥形量热仪考察了三氧化钼、钼酸铵、膨胀石墨、硼酸锌、三氧化二锑这五种阻燃抑烟剂的动态阻燃和生烟性，分析每种阻燃抑烟剂的作用规律，并进行了综合分析。钼系化合物和EG比例达到一定范围后有阻燃或者抑烟作用。而硼酸锌和三氧化二锑主要起到了推迟着火和生烟时间的作用。对协同性能最好的可膨胀石墨采用电子显微镜观察等研究手段，进行了深入的研究分析。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 防火涂料的分类

1．1．1 按照其基料的性质分类

1．1．2 按照其分散介质分类

1．1．3 按照其燃烧特性和受热后状态变化分类

1．1．4 按照其用途和使用对象分类

1．2 水性膨胀型阻燃涂料的发展

1．3 水性膨胀型防火涂料的基本组成

1．4 国内外对阻燃和抑烟研究的发展现状

1．4．1 阻燃技术研究的发展现状

1．4．2 抑烟技术研究的发展现状

1．5 膨胀型防火涂料的防火原理

1．5．1 凝聚相阻燃机理

1．5．2 气相阻燃机理

1．5．3 协同阻燃机理

1．6 生烟评价方法的研究与选择

1．6．1 烟的定义

1．6．2 生烟性的测定

1．7 本论文的研究意义

1．8 本论文的主要研究内容

第2章 丙烯酸本体杂化乳液用量对涂层阻燃生烟性的影响研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要原料的初步选择

2．2．2 原料与试剂

2．2．3 仪器与设备

2．2．4 配方设计

2．2．5 涂料制备

2．2．6 测试方法

2．2．7 样品制备

2．3 实验结果讨论与结论

2．3．1 附着力性能测试

2．3．2 乳液含量对高辐射热作用下涂层动态燃烧性能的影响

2．3．3 乳液含量对涂层静态燃烧性能的影响

2．3．4 乳液含量对涂层的防火效果的影响

2．4 本章小结

第3章 水性杂化丙烯酸防火涂料中三组分膨胀阻燃体系的配比优化研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验设计

3．2．2 原料与试剂

3．2．3 仪器与设备

3．2．4 配方设计

3．2．5 测试方法

3．2．6 样品制备

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 各样品质量损失数据

3．3．2 各样品热释放速率(HRR)数据分析

3．3．3 各样品总释放热(THR)数据分析

3．3．4 各样品生烟速率(SPR)数据分析

3．3．5 各样品生烟总量(TSP)数据分析

3．3．6 各样品有焰燃烧条件下的比光密度数据分析

3．3．7 综合分析

3．4 本章小结

第4章 膨胀型饰面防火涂料的热解特性研究

4．1 实验部分

4．1．1 原料与试剂

4．1．2 仪器与设备

4．1．3 测试方法

4．2 实验结果与分析

4．2．1 聚磷酸铵的热解特性分析

4．2．2 季戊四醇的热解特性分析

4．2．3 三聚氰胺的热解特性分析

4．2．4 涂层的热解特性

4．3 本章小结

第5章 五种阻燃抑烟剂对水性膨胀型防火涂料动态燃烧生烟的影响

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 原料与试剂

5．2．2 仪器与设备

5．2．3 配方设计

5．2．4 测试方法

5．2．5 样品制备

5．3 结果与讨论

5．3．1 钼系化合物对膨胀型防火涂层燃烧生烟的影响

5．3．2 EG对膨胀型防火涂层燃烧生烟的影响

5．3．3 三氧化二锑对膨胀型防火涂层燃烧生烟的影响

5．3．4 硼酸锌对膨胀型防火涂层燃烧生烟的影响

5．3．5 各组样品作用效果分析

5．3．6 可膨胀石墨的作用原理分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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