裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的協(xié)效阻燃改性試驗(yàn)分析

摘要：目的：分析裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的協(xié)效阻燃改性。方法：以丙烯酸樹(shù)脂、阻燃劑、硅酸鋁作為主要研究對(duì)象，以P-C-N阻燃體系作為基礎(chǔ)，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)對(duì)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的本質(zhì)與搭配進(jìn)行研究與分析，探究裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的本質(zhì)與其對(duì)防火涂料性能的影響，嘗試分析出裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料最佳預(yù)期搭配與未來(lái)最優(yōu)的處理方式。結(jié)果：當(dāng)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的投入量在60%到70%這一階段時(shí)，待測(cè)物的完整度最高，防火涂料的完整度最低。結(jié)論：裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料不同的使用含量協(xié)效對(duì)阻燃改性的影響不同。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;丙烯酸;樹(shù)脂型防火涂料;協(xié)效阻燃改性

中圖分類號(hào)：TQ630.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）08-0027-05

ExperimentalAnalysisofSynergistic Flame RetardantModificationof Acrylic Resin Fire Retardant Coating for Prefabricated Building

XIE Li-Vuan

（Department of Resource Exploration and Geotechnical Engineering，The Engineering & technical College of ChengduUniversity of Technology，Chengdu Sichuan 614000.China）

Abstract ： Objective：to analyze the synergistic flame retardant modification of acrylic resin fire retardant coating forprefahncated building.Methods： taking acrylic resin，flame retardant and aluminum silicate as the main research ob-jects and P-C-N flame retardant system as the hasis，the essence and collocation of prefabricated h uilding acryl-ic resin fire retardant coating were studied and analyzed through experiments.the essence of prefabricated buildingacrylic resin and its influence on the performance of fire retardant coating were explored，and try to analyze the bestexpected mix and future best treatment methods for prefabricated acrylic resin fireproof coatings.Results： when theinput of acrylic resin is 60% t0 70%.the integrity of the tested object is the highest and the integrity of fire retar-dant coating is the lowest.Conclusion：the synergistic effect of different content of acrylic resin fire retardant coatingfor assembly building has different influence on the flame retardant modification.

Key words ： prefabricated building;acrylic acid;resin fire retardant coating;synergistic fire retardant modification

0引言

將裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料涂于建筑表面，平日里可以起到一定的裝飾作用，在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料可以有效的阻止火勢(shì)的擴(kuò)展與蔓延，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)器械與人們生命財(cái)產(chǎn)安全的目的[1]。幾十年以來(lái)，人們不斷對(duì)丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行研究與探討，通過(guò)阻燃劑與硅酸鋁的加入實(shí)現(xiàn)了對(duì)丙烯酸樹(shù)脂的改性，達(dá)到了協(xié)效阻燃的目的[2]。

由于丙烯酸樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐熱性、耐腐蝕性、成型加工性與阻燃性，所以在建筑行業(yè)的應(yīng)用變得十分的廣泛，但是應(yīng)用丙烯酸樹(shù)脂、阻燃劑、硅酸鋁進(jìn)行改性進(jìn)而制成協(xié)效阻燃的裝配式建筑防火涂料的實(shí)驗(yàn)卻少之又少，很少能找到相關(guān)的研究報(bào)道[3]。

文章以丙烯酸樹(shù)脂、阻燃劑、硅酸鋁作為主要研究對(duì)象，以P-C-N阻燃體系作為基礎(chǔ)，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)對(duì)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的本質(zhì)與搭配進(jìn)行研究與分析，探究裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的本質(zhì)與其對(duì)防火涂料性能的影響，嘗試分析出裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料最佳預(yù)期搭配與未來(lái)最優(yōu)的處理方式，力求為該領(lǐng)域奠定一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)[4]。

1裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的協(xié)效阻燃改性試驗(yàn)研究

1.1試驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)所需要的丙烯酸樹(shù)脂屬于工業(yè)品之一，由遼寧某樹(shù)脂有限公司生產(chǎn)，協(xié)效阻燃劑與凝膠可通過(guò)白制所獲得，而硅酸鋁則屬于市場(chǎng)所售的工業(yè)品，可通過(guò)采購(gòu)的方式獲得[5]。本文實(shí)驗(yàn)除了需要以上實(shí)驗(yàn)材料外，還需要燒杯、錐形瓶、酒精燈、玻璃棒等實(shí)驗(yàn)器材嘲。

1.2試驗(yàn)方法

首先通過(guò)燒杯與酒精燈將溶劑和丙烯酸樹(shù)脂制成75%的溶液，再與凝膠混合通過(guò)玻璃棒進(jìn)行持續(xù)的攪拌，攪拌均勻后，向溶液中加入一定量的協(xié)效阻燃劑和硅酸鋁等添加劑，經(jīng)過(guò)一系列的反應(yīng)后，所生成的產(chǎn)物會(huì)變?yōu)闈{液狀，將制好的漿液涂于140mm×140mmx5mm的建筑板上，覆蓋量為300g/m2，通過(guò)室溫將漿液固化，使?jié){液與建筑木板進(jìn)行完美融合，得到防火性待測(cè)樣木板，為探究該漿液即丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的廣泛應(yīng)用性，需要應(yīng)用相同的方法將漿液涂于140mmx140mmx5mm的建筑鋼板上，覆蓋量為100g/m2[7]。

在待測(cè)樣板制作完成后，便可以對(duì)丙烯酸樹(shù)脂性防火涂料的協(xié)效阻燃性進(jìn)行測(cè)試，具體操作為將涂有丙烯酸樹(shù)脂性防火涂料的待測(cè)樣板樹(shù)脂面向下水平放置，將酒精燈調(diào)整高度使酒精燈的外焰能夠恰好接觸于待測(cè)樣板圖層，當(dāng)待測(cè)木板出現(xiàn)損壞或者待測(cè)鋼板發(fā)紅時(shí)終止實(shí)驗(yàn)[8]。

1.3分析方法

1）記錄火焰開(kāi)始灼燒的到待測(cè)木板發(fā)黑損壞與待測(cè)鋼板發(fā)紅的時(shí)間間隔即耐燃時(shí)間。

2）記錄整個(gè)燃燒過(guò)程待測(cè)木板與待測(cè)鋼板上丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的發(fā)煙情況

3）記錄終止實(shí)驗(yàn)后待測(cè)木板與待測(cè)鋼板上丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的表層具體狀況[9]。

2試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的本質(zhì)與加工

丙烯酸樹(shù)脂的種類有很多，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂應(yīng)用的樹(shù)脂是由丙烯酸與甲基丙烯酸及其衍生物（如酯類、腈類、酰胺類）聚合制成的一類樹(shù)脂，該樹(shù)脂的初始概念模型圖如圖1所示。

由于該樹(shù)脂的最初高分子結(jié)構(gòu)是雜亂無(wú)章的，并不具有耐高溫的特性，因此需要對(duì)該樹(shù)脂進(jìn)行多次加工與處理，進(jìn)而達(dá)到最終的目的[10]。

該樹(shù)脂可以在適當(dāng)溶劑中溶解，而在溶劑當(dāng)中溶解過(guò)程也是對(duì)該丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行重組的一個(gè)開(kāi)端，這一操作雖然不能對(duì)丙烯酸樹(shù)脂原來(lái)的高分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，但卻增加了該結(jié)構(gòu)的包容性，為接下來(lái)添加協(xié)效阻燃劑與硅酸鋁產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)，在添加協(xié)效阻燃劑與硅酸鋁的過(guò)程中需要不斷對(duì)溶液進(jìn)行攪拌與加熱進(jìn)而加快彼此之間的反應(yīng)，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)后，得到的樹(shù)脂即為本文所需要的最終裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂，該裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的樹(shù)脂會(huì)形成新的概念結(jié)構(gòu)如圖2所示。

該樹(shù)脂即裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂形成的新型高分結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，且有了協(xié)效阻燃劑與硅酸鋁后其協(xié)效阻燃性有了明顯的增強(qiáng)，形成的涂料靠溶劑揮發(fā)后大分子的聚集成膜，成膜時(shí)沒(méi)有交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，因此對(duì)待測(cè)木板與待測(cè)鋼板的依附性也有了明顯的提升，而裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的加工也徹底完成了[1]。

2.2裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂對(duì)防火涂料性能的影響

根據(jù)本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)可知構(gòu)成防火涂料的主要成分便是經(jīng)過(guò)一系列加工進(jìn)而得到的裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂，除此之外，防火涂料中還包含著其他物質(zhì)如凝膠、風(fēng)干劑、協(xié)效阻燃劑不可反應(yīng)物質(zhì)、硅酸鋁反應(yīng)產(chǎn)物等，它們對(duì)防火涂料的性能都存在著或多或少的影響，但起主要影響作用的依然是裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂，接下來(lái)本文將著重就裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂對(duì)防火涂料性能的影響進(jìn)行探究[12]。

本試驗(yàn)為探究裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂對(duì)防火涂料性能的影響，此次共設(shè)立了5個(gè)實(shí)驗(yàn)組，其中探究裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂投入的百分比分別為40%、50%、60%、70%、80%、90%，剩余投入的百分比為凝膠、風(fēng)干劑、協(xié)效阻燃劑不可反應(yīng)物質(zhì)、硅酸鋁反應(yīng)產(chǎn)物的總和，其中協(xié)效阻燃劑不可反應(yīng)物質(zhì)與硅酸鋁反應(yīng)產(chǎn)物的總和與裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂生成的總會(huì)存在連帶關(guān)系，通過(guò)大數(shù)據(jù)的計(jì)算可知若設(shè)投入的裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的總量為A，相對(duì)應(yīng)投入的協(xié)效阻燃劑不可反應(yīng)物質(zhì)與硅酸鋁反應(yīng)產(chǎn)物的總和即為B，二者的用量關(guān)系可通過(guò)符合公式（1）來(lái)進(jìn)行計(jì)算：

（1）

剩余的投入料比則為凝膠與風(fēng)干劑的總量，接下來(lái)得到隨著裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的投入增加防火涂料防火性能的效率圖如圖3所示。

根據(jù)圖3可知隨著裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的投入增加，防火涂料的防火效率并不是一直增加的，此時(shí)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的最優(yōu)投入量為67.5%-72.5%左右，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂此時(shí)對(duì)防火涂料性能的負(fù)面影響效果也最差[13]。

除卻裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的防火性能以外，在阻止燃燒的過(guò)程中，防火涂料的產(chǎn)煙量也是防火涂料性能的一大關(guān)注焦點(diǎn)，若防火涂料的防火效果好但產(chǎn)煙量過(guò)大的話，對(duì)人體的傷害依舊是十分巨大的，而裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料產(chǎn)煙量的多少也與裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的投入量的多少有著很大的關(guān)系，除此之外，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂防火涂料中除了協(xié)效阻燃劑不可反應(yīng)物質(zhì)之外，凝膠、風(fēng)干劑與硅酸鋁反應(yīng)產(chǎn)物也可作為產(chǎn)煙物質(zhì)，但由于以上3者的總產(chǎn)煙量不足裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂產(chǎn)煙量的10%，因此在該試驗(yàn)中可以忽略不記，本試驗(yàn)通過(guò)多次反復(fù)可以得出隨著裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂投入量的增加，產(chǎn)煙的濃度以1m3的單位來(lái)計(jì)算的數(shù)據(jù)如圖4所示。

根據(jù)圖4可知，在裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的投入量為60%-70%左有時(shí)，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料在防火時(shí)產(chǎn)煙量濃度最低，此時(shí)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂對(duì)防火涂料性能負(fù)面影響效果最差[15]。

除卻防火性能與產(chǎn)煙量之外，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料還需要考慮的一大性能為保護(hù)性能，本試驗(yàn)將防火涂料涂于待測(cè)木板與待測(cè)鋼板并進(jìn)行試驗(yàn)后，會(huì)對(duì)終止試驗(yàn)后的待測(cè)木板與待測(cè)鋼板以及剩余涂料的狀況進(jìn)行考察研究，觀察裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的保護(hù)作用即該防火涂料是否完全發(fā)揮性能對(duì)所涂的待測(cè)物進(jìn)行保護(hù)，本試驗(yàn)通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)可以得出隨著裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂投入量的增加，在試驗(yàn)后待測(cè)物與防火涂料的完整度如圖5所示。

根據(jù)圖5可知，當(dāng)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的投入量在60%-70%這一階段時(shí)，待測(cè)物的完整度最高，防火涂料的完整度最低，此時(shí)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂對(duì)防火涂料性能負(fù)面影響效果最差。

2.3裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料最佳預(yù)期搭配與未來(lái)處理

從防火性能、產(chǎn)煙濃度、待測(cè)物與防火涂料的完整度3方面考慮可以看出，對(duì)于裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料來(lái)說(shuō)，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的最佳投入量為60%-72%左右，本試驗(yàn)接下來(lái)將通過(guò)相關(guān)公式來(lái)對(duì)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的投入量進(jìn)行計(jì)算，得到裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的最佳投入量，并相對(duì)應(yīng)的算出凝膠、風(fēng)干劑的投入量與協(xié)效阻燃劑不可反應(yīng)物質(zhì)、硅酸鋁反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)生量，進(jìn)而得到裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料最佳預(yù)期搭配比例。

首先需要將裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂的最佳投入量即60%-72%歸納為一個(gè)數(shù)據(jù)組X，應(yīng)用相關(guān)公式可以計(jì)算出協(xié)效阻燃劑不可反應(yīng)物質(zhì)、硅酸鋁反應(yīng)產(chǎn)物相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生量：

（2）

再應(yīng)用相關(guān)公式可以計(jì)算出凝膠、風(fēng)干劑的投入量的最佳投入量：

（3）

其中e為客觀參考參數(shù)，經(jīng)過(guò)上述相關(guān)公式計(jì)算后，可以得到投料比的參數(shù)結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1的各大參數(shù)統(tǒng)計(jì)，再經(jīng)過(guò)對(duì)防火性能、產(chǎn)煙濃度、待測(cè)物與防火涂料的完整度3方面來(lái)進(jìn)行考慮，可以得到裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料最佳預(yù)期搭配比例為裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂68%、凝膠8%、風(fēng)干劑10%、協(xié)效阻燃劑不可反應(yīng)物質(zhì)8%、硅酸鋁反應(yīng)產(chǎn)物6%。

根據(jù)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料最佳預(yù)期搭配比例制成的防火涂料具有防火性能與保護(hù)性能最優(yōu)并且產(chǎn)煙量最少的特點(diǎn)，但該涂料的性能作用也是存在一定的期限的，即所謂的防火涂料保質(zhì)期，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的保質(zhì)期，一般在3～5年左有，其具體保質(zhì)時(shí)間與所涂設(shè)備還有存在環(huán)境都有著直接的聯(lián)系，當(dāng)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的保質(zhì)期到達(dá)后需要及時(shí)進(jìn)行處理以保證其安全性，具體操作為將沸水與醋精混合的液體均勻涂抹于裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料表面后靜置10-20min，再通過(guò)木鏟等設(shè)備進(jìn)行刮取，刮取后的裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂可交由相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合理的分解以達(dá)到循環(huán)利用的目的，在對(duì)裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料未來(lái)處理的過(guò)程中，裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的未來(lái)處理過(guò)程如圖6所示。

3結(jié)語(yǔ)

本試驗(yàn)詳細(xì)的通過(guò)相關(guān)方法對(duì)丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行加工，再與協(xié)效阻燃劑、硅酸鋁、凝膠、干燥劑等物質(zhì)進(jìn)行結(jié)合，最終通過(guò)試驗(yàn)制成了裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。

在制作的過(guò)程中，試驗(yàn)通過(guò)大量的嘗試分別從防火效果、產(chǎn)煙濃度、保護(hù)設(shè)備完整性3個(gè)角度進(jìn)行分析，最終得到了裝配式建筑丙烯酸樹(shù)脂型防火涂料的最優(yōu)搭配比例，為該涂料接下來(lái)的研制與發(fā)展提供了諸多的便利，并且該防火涂料便于處理和再加工，可以達(dá)到循環(huán)再利用的目的，因此在防火涂料這一領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，值得我們?nèi)ス餐剿鳌?/p>

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收稿日期：2020-03-12

作者簡(jiǎn)介：解立遠(yuǎn)（1981-），男，漢族，遼寧凌源人，碩士學(xué)位，講師，研究方向：土木工程、工程造價(jià)。Email.Xliyuan1981@163.com