無鹵阻燃氫氧化鎂在環(huán)境友好型防火涂料中的應用

無鹵阻燃氫氧化鎂在環(huán)境友好型防火涂料中的應用

姓名：陳梁

學號：S12112001

目錄Part2：實驗介紹Part3：發(fā)展展望

Part1：前言內容主要有如下三個方面：Part1：前言

前言防火涂國內外的發(fā)展狀況防火涂料的介紹阻燃劑的介紹火災的危害火災的危害以及防火涂料的應用

鋼材料聚合物材料強度高，延伸率好，質量輕、易加工等優(yōu)點建筑行業(yè)

耐火極限低，易燃燒易引發(fā)火災防火涂料上海商學院火災湖南大學天馬公寓火災防火涂料的介紹防火涂料的分類：雙擊添加按阻燃機理來分按阻燃劑來分按分散介質來分非膨脹型防火涂料膨脹型防火涂料有機阻燃劑防火涂料無機阻燃劑防火涂料水溶型防火涂料溶劑型防火涂料防火涂料

防火隔熱性能對被保護基材無腐蝕性或破壞性良好的使用性能適當?shù)恼扯群土鲃有苑阑鹜苛蠎邆涞臈l件防火涂料的組成及作用

基料

基料是涂料的成膜物質，將各組分黏結在一起，固化后形成連續(xù)的涂層。防火涂料的理化性能和防火性能均受基料影響

溶劑溶解或分散基料，改善涂料的黏度便于施工和降低成本

顏料顏料對涂膜的遮蓋力，機械強度以及一些理化性能都有影響

助劑用量少，作用很顯著，其可以改善涂料的附著力、遮蓋力、穩(wěn)定性等防火涂料的組成及作用無機阻燃劑無機硅系阻燃劑等

石墨阻燃劑無鹵阻燃劑（金屬氫氧化物為主）有機硅系有機鹵系（主要使用的阻燃劑）有機阻燃劑發(fā)煙量大，釋放有毒性氣體，Dioxin問題低毒、不污染環(huán)境、來源豐富、價格低廉等特點金屬氫氧化物阻燃劑金屬氫氧化物比熱容高，吸收的熱量多分解放出結晶水，且水蒸發(fā)吸收大量熱量，可以稀釋空氣中氧氣濃度，起到氣相阻燃的作用23金屬氧化物的熔點高，覆蓋在被保護基材表面形成有效的保護層，起到固相阻燃的作用1用量過大時，才有較好的阻燃效果，但對材料的力學性能有很大影響金屬氫氧化物阻燃劑的特點阻燃劑納米化國外防火涂料的發(fā)展狀況近代，用石膏，灰泥，水泥與水調和，涂敷于建筑物的表面，使之隔熱防火，就是無機防火涂料的誕生。20世紀30年代已有以水玻璃為粘結劑，礦粉為填料的無機防火涂料。隨著阻燃劑的不斷研發(fā)，防火涂料從非膨脹型向膨脹型轉變。20世紀40年代末期，人們開始研制有機膨脹型防火涂料，其防火性能和理化性能明顯優(yōu)于硅酸鹽為黏結劑的防火涂料。1995年西歐各國阻燃劑消耗量為26萬t,無機添加型阻燃劑氫氧化鋁和氫氧化鎂占統(tǒng)治地位,約48%,其中氫氧化鎂仍呈增產(chǎn)勢頭?，F(xiàn)在，防火涂料以水溶型為主，國外(如美國，日本等)膨脹型防火涂料中水性涂料占75%以上，這與環(huán)境保護和節(jié)約能源密切相關。國內防火涂料的發(fā)展狀況初始階段可以追溯到1958年，我國防火涂料開始了探尋和初步試驗，略具雛形。當時的防火涂料以水玻璃為黏結劑，加入高嶺土、硅藻土、滑石粉等填料，用水作分散介質，該涂料對火災有一定的阻礙效果但是不是很明顯，涂膜易開裂，耐水性差。20世紀60年代，酚醛防火涂料、氯化橡膠防火涂料、氯化醇酸防火涂料、過氧乙酸防火涂料被研制成功并投入生產(chǎn)，這些防火涂料具有良好的理化性能，制成的防火涂料具有一定的阻燃效果，但是還沒有形成真正的防火涂料。從1975年開始，我國對防火涂料的研究進入開創(chuàng)性和初步發(fā)展時期，研制出以水乳膠為基料的膨脹型防火涂料，采用磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇為主要防火組分，該涂料的研制成功填補了我國水溶型膨脹防火涂料的空白。目前的研究重點在兩方面:涂料基料和阻燃劑Part2:實驗部分環(huán)境友好型的綠色阻燃劑Concept氫氧化鎂阻燃劑阻燃、消煙和填充三重功能生產(chǎn)、使用和廢棄物產(chǎn)生的過程中無有害物質排放,無污染;分解溫度高,能與多種成分復配;具有抗酸性添加型無機阻燃劑1、氫氧化鎂阻燃劑的概述氫氧化鎂阻燃機理固相阻燃分解溫度高為350-400oC,490oC分解完全而AI(OH)3分解溫度為250oC受熱分解成氧化鎂和水,同時吸收大量的熱,從而抑制了聚合物材料的溫度上升,延緩其熱分解并降低了燃燒速度.釋放出的水汽沖淡了表面氧氣的濃度,使表面燃燒較難進行產(chǎn)生的氧化鎂覆蓋于聚合物表面,起到了一定的隔熱作用;氫氧化鎂有利于形成表面炭化層,阻止了熱量和氧氣的進入氣相阻燃2、氫氧化鎂阻燃機理的介紹(1)晶形為片狀或纖維形。這樣能夠與聚合物很好地相容,不會對材料機械性能影響太大,甚至可以起到補強增韌作用。(2)純度高。氫氧化鎂的純度越高,其阻燃性能就越好。(3)粒度小、分布均勻。實踐證明納米氫氧化鎂作為阻燃劑填充到材料中時,各方面性能包括阻燃、消煙效果和機械性能都比微米氫氧化鎂優(yōu)越。(4)表面極性低。普通氫氧化鎂正是由于表面極性高、內應力大,作為阻燃劑填充到材料中時影響了材料的機械性能,當表面極性低時,顆粒積聚成團性能降低,在材料中分散性和相容性增加,對機械性能影響減少。3、氫氧化鎂作為阻燃劑的要求

目前,氫氧化鎂阻燃劑的用量在以每年20%的速度增長,具有廣闊的市場前景。因此,本文的選擇氫氧化鎂作為阻燃劑,又由于納米材料具有小尺寸效應、表面與界面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特性,以及填加量低,阻燃效率高等優(yōu)點,根據(jù)以上特性要求,本文選擇使用表面改性的納米氫氧化鎂作為阻燃劑。4、納米氫氧化鎂制備工藝流程

加Na0H

融解沉淀反應老化 過濾洗滌無水乙醇浸泡干燥碾磨氫氧化鎂粉末七水硫酸鎂

納米氫氧化鎂制備工藝流程圖

制備納米氫氧化鎂的最佳工藝條件為:MgSO4水溶液的濃度為0.1mol?L-1,Na0H溶液的濃度為5mol?L-1,反應溫度為55℃,攪拌速度為900r?min-1,滴定終點pH值為13,陳化時間為90min。本文采取以下研究方法來制備氫氧化鎂防火涂料:首先,選擇不同分數(shù)的氫氧化鎂,其它組分比例恒定做同一個批次的橫向比較,然后按照一種設計配方,加入樹脂、溶劑等原料,用攪拌機攪拌30min;然后加入阻燃劑、助劑等其他原料,再攪拌半個小時左右,放入行星式球磨機中研磨約12h,出料后視要求加入稀釋劑溶液調節(jié)粘度,與固化劑組分按一定的配比混合,在樣板上涂膜,選擇表觀性能和燃燒性能最好配方和配比作進一步研究。其次,根據(jù)防火涂料各組分的最佳配方合成防火涂料,進行涂膜試驗,檢測其防火性能和理化性能,以進一步驗證配方為防火涂料中的最佳配方。5、氫氧化鎂防火涂料的制備研究方法

最后,根據(jù)最優(yōu)配方,選用不同粒度的氫氧化鎂合成防火涂料,與固化劑混合涂膜,用TG一DTA分析法表征氫氧化鎂在該防火涂料的阻燃隔熱效果。以環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂為主要樹脂基體,以磷酸二氫銨、季戊四醇和三聚氰胺即傳統(tǒng)的P一C一C體系作為阻燃體系,以自制納米氫氧化鎂為阻燃劑,添加溶劑和其他助劑,配制膨脹型防火涂料。具體的實驗用料、儀器和防火涂料制備工藝流程如下圖表所示:

防火涂料制備原料列表原料名稱生產(chǎn)廠家環(huán)氧樹脂WSR6101藍星新材料無錫樹脂廠季戊四醇(PER)東陵精細化學公司三聚氰胺東陵精細化學公司磷酸二氫銨沈陽試劑廠氫氧化鎂自制聚酰胺樹脂藍星新材料無錫樹脂廠正丁醇沈陽新華試劑廠二甲苯天津市科密歐試劑開發(fā)中心氫氧化鎂防火涂料制備工藝流程

環(huán)氧樹脂溶劑氫氧化鎂三聚氰胺磷酸二氫銨碾磨混合溶解季戊四醇助劑溶劑混合攪拌均勻球磨防火涂料氫氧化鎂防火涂料制備工藝流程圖6、防火涂料的性能檢測方法

防火涂料按GB15442.1的規(guī)定進行防火性能分級及試驗;按GB/T15442.2的規(guī)定進行耐燃時間測試(大板燃燒法);按GB/TI5442.3的規(guī)定進行火焰?zhèn)鞑ケ戎禍y試(隧道燃燒法);按GB/T15442.4的規(guī)定進行阻燃性能測試(小室燃燒法)防火涂料的發(fā)展趨勢：防火涂料關鍵部分是阻燃劑,近年來,阻燃技術的研究和阻燃產(chǎn)品的開發(fā)應用已受到各界重視。主要的發(fā)展方向有:(1)開發(fā)多性能、高效、低水溶性脫水成炭催化劑和發(fā)泡劑；(