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超薄型钢结构防火涂料的热失重分析
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  • 2021-03-29

超薄型钢结构防火涂料热失重的第一阶段为平稳阶段:

这一阶段为室温20℃~230℃,失重仅为2%左右,主要是钢结构防火涂料中的不挥发溶剂等挥发性成分。涂层的表层在耐火试验中会着火,这主要是由于涂层中挥发性物质的着火所致。此时,由于高温熔融,涂层中的成膜材料开始软化.差热分析(DTA)曲线表明,在180℃左右有一个较小的吸热峰,约为47J/g,这主要是由于成膜材料的熔化和软化,以吸收外部能量,为以后的发泡和碳化做准备。

超薄型钢结构防火涂料热失重第二阶段发泡炭化阶段:

主要过程是涂料中防火阻燃体系中的发泡剂三聚氰胺首先分解释放出不燃气体NH3,而成膜材料的某些组分分解产生NH3,HCl和水蒸气,使熔融软化的成膜材料第一阶段不断膨胀,形成泡沫层这一阶段是230℃~420℃高温,在此期间失重约43%。这一阶段是钢结构防火涂料发挥作用的过程。与成炭剂双季戊四醇,成膜物质等含羟基有机化合物发生化学反应,脱水成碳,在泡沫层中形成碳骨架,最终形成致密坚硬的黑色蜂窝状碳化层。蜂窝状碳化层厚度比原涂层大几十倍,导热系数接近空气(约为2.33×10-5W/(m2?K)),因此能有效隔热外界热源,保护钢结构基体,这就要求成膜材料,发泡剂,脱水催化剂和成碳剂必须有良好的匹配,否则无法形成理想的碳化层。从差热分析(DTA)曲线可以看出,在330℃左右的温度存在一个较强的吸热峰,约为350 J/g,这主要是为了这一阶段复杂的发泡碳化过程吸收外界的能量,使反应能够顺利进行。

超薄型钢结构防火涂料的热失重第三阶段为失炭阶段:

在此阶段,高温为420℃~770℃,失重率约为18%,这主要是由于碳化层中的碳逐渐氧化成CO2,部分碳化层由于粘着力不足而被气流带走,从差热分析的差热分析(DTA)曲线可以看出,在560℃和670℃左右有一个较强的放热峰,分别约为830 J/g和250 J/g,主要原因是碳化层中的碳逐渐氧化,释放能量。

最后一个阶段为无机层阶段:

在这一阶段,高温为770℃~1000℃,失重率约为0.24%。这主要是因为约37%的剩余无机材料在碳被氧化并从碳化层中逸出后形成白色的无机骨架。钢结构防火涂料在火灾后期起到防火保温的作用。通过对这些白色物质的X射线衍射分析,发现其主要成分是焦磷酸钛形成的多孔材料,该多孔材料是由聚磷酸铵与颜料反应和TiO2填充而成。

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