纳米氢氧化铝在防火涂料中的应用

论文摘要

近年来,随着人类对建筑材料要求的不断提高,高分子材料和钢材的应用越来越广泛,高分子材料具有可燃性以及钢材耐火极限低的缺点导致火灾的发生也呈上升趋势,火灾造成的人员伤亡和财产损失是严重的,预防火灾的问题也成为了人们越来越关注的焦点。水性膨胀型防火涂料的出现,降低了火灾的破坏性。防火涂料是覆盖在可燃性或耐火极限低的基材的表面,降低基材的可燃性或提高基材的耐火极限的一类物质,在火焰或高温时,涂层发生膨胀炭化,形成一个比原来高几十倍的蜂窝泡沫状炭质层,减缓了热量的传递,提高材料的耐火时间。本文研究了防火涂料的各组分对防火性能的影响规律。选有机硅改性苯丙乳液和聚醋酸乙烯乳液为基料,研究其复合的比例和用量对防火性能的影响,实验结果表明有机硅改性苯丙乳液和聚醋酸乙烯乳液以3:1的比例混合时,防火时间可以达到480s,混合乳液用量为27.5%。通过实验对比,选二氧化钛为颜料时,涂料的防火时间为480s,在防火涂料中二氧化钛不仅提高涂层的物理性能并且它还可以提高防火性能,当其用量为17.5%时,涂层的防火时间为461s,防火涂料的关键组分是脱水催化剂(聚磷酸铵)、成炭剂(季戊四醇)和发泡剂(三聚氰胺),三者的混合比例为10:5:6时,涂层的防火性能较好。实验研究表明各组分用量变化对升温速度也有影响,各组分用量对涂层的防火时间的影响主要是集中在中后期,涂料中的任意组分用量发生改变时,对涂层的初期防火时间基本无影响,所以涂层的防火基本可以分为三个阶段。笔者考虑在初期选择加入一些低温分解吸热的物质,降低其升温速度以便提高涂层的防火性能。本文研究纳米氢氧化铝用量对防火性能的和对初期升温速度的影响,当纳米氢氧化铝用量为6%时,涂料的防火性能和部分理化性能均较好,将纳米氢氧化铝引入防火涂料中,防火时间相对延长约30%,通过对防火涂料升温速度的研究可知,纳米氢氧化铝在涂料中的作用主要是在初期可以分解吸收大量的热量,明显延缓了初期的升温速度,所以涂层的防火时间有较明显的提高,团聚现象是纳米级颗粒较为常见的问题,为提高其在涂料中的分散性,选硬脂酸为表面改性剂,对纳米氢氧化铝进行改性,以改性后的纳米氢氧化铝为填加剂配制防火涂料,由实验结果可知,改性纳米氢氧化铝涂料的防火时间可延长约10%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 火灾的危害及防火涂料的应用
• 1.2 防火涂料国内外发展历史及研究现状
• 1.2.1 国外发展历史及现状
• 1.2.2 国内发展历史及现状
• 1.3 防火涂料分类
• 1.4 防火涂料应具备的基本条件
• 1.5 防火涂料组成及作用
• 1.5.1 基料的作用及种类
• 1.5.2 溶剂种类及溶解理论
• 1.5.3 颜（填）料的种类与作用
• 1.5.4 助剂的作用
• 1.5.5 防火组分的种类及作用
• 1.6 纳米无机阻燃剂
• 1.7 防火机理
• 1.8 研究的主要内容、目的和意义
• 1.8.1 主要研究内容
• 1.8.2 研究目的及意义
• 第二章 实验
• 2.1 实验主要原材料
• 2.2 实验主要设备和仪器
• 2.3 测试方法
• 2.3.1 涂膜硬度的测定
• 2.3.2 涂膜表干与实干的测定
• 2.3.3 涂膜附着力的测定
• 2.3.4 涂膜耐水性的测定
• 2.3.5 涂膜防火时间的测定
• 2.4 防火涂料的制备工艺
• 第三章 水性防火涂料的组成对防火性能的影响
• 3.1 基准配方的选定
• 3.2 乳液对涂料防火性能的影响
• 3.2.1 乳液种类对涂料防火性能的影响
• 3.2.2 复配乳液对涂料性能的影响
• 3.2.3 乳液用量对涂料防火性能的研究
• 3.3 颜料对涂料防火性能的影响
• 3.3.1 颜料种类对防火性能的影响
• 3.3.2 二氧化钛用量对涂料防火性能的影响
• 3.4 防火组分对涂料防火性能的影响
• 3.4.1 防火组分用量对涂料防火性能的影响
• 3.4.2 聚磷酸铵用量对涂料防火性能的影响
• 3.4.3 季戊四醇含量对涂料防火性能的影响
• 3.4.4 三聚氰胺对涂料防火性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 纳米氢氧化铝对防火涂料性能及升温速度的影响
• 4.1 纳米氢氧化铝对防火涂料性能的影响
• 4.1.1 氢氧化铝粒径对防火性能的影响
• 4.1.2 纳米氢氧化铝对涂料防火性能的影响
• 4.1.3 纳米氢氧化铝对涂料部分理化性能的影响
• 4.2 改性纳米氢氧化铝对防火涂料的影响
• 4.3 纳米氢氧化铝对涂料升温速度的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 防火涂料配方的确定
• 5.1 防火组分的正交设计
• 5.2 防火涂料的性能测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士期间公开发表的论文
• 致谢