防火涂料的研发方案。
一、 涂料防火原理及其效果比较。
1. 根据防火涂料中添加防火物的防火原理，可分为：
1） 无机填料。本身不燃的无机填料导热系数低，可以延滞热量传向基材的速度。
2） 吸热后可分解的阻燃剂，如铝的氧化物等。这种添加剂吸热后分解能有效地使体系的温度降低。
3） 在热作用下能释放出活性气体化合物的阻燃剂如卤化合物。这些活性化合物通常能对影响火焰形成或增长的自由基产生作用，使体系的燃烧过程有火焰传播速度降低，连锁反应中断，达到阻燃的目的。
4） 分解时能释放出大量隋性气体的添加剂。
5） 受热后并不发生化学变化而只释放出重质蒸气的添加剂。这种蒸气可覆盖住体系分解出来的可燃气体，影响它与空气和氧气的正常交换，避免产生火焰及延燃，进而起到阻燃作用，从而控制火势迅速蔓延。
6） 膨胀防火体系的阻燃剂。
7） 低熔点的不会燃烧的材料，如玻璃粉末等，它们会在火焰烧烤下补融化，在着火的物体上流淌开来，形成一层隔热的防火层，能阻止火势蔓延。
2. 膨胀型防火涂料的膨胀发泡原理。
膨胀型防火涂料遇火时能膨胀发泡形成蜂窝状的炭化层，其膨胀防火体系主要由酸源、碳源、发泡剂等组成。通常制备膨胀型防火涂料需要以下4种基本成分：
1） 形成涂层的成膜剂或粘结剂，如脲醛树脂，三聚氰胺-甲醛树脂类，聚乙烯醇，聚醋酸乙烯类以及聚丙烯酸酯类等；
2） 酸源。一般为自由酸或加热时能在一定温度下放出无机酸的盐类物质，这是成炭发泡层形成的催化剂或阻燃剂，如磷酸、磷酸盐和聚磷酸铵等；
3） 发泡剂。一般为含氮的化合物，如脲、三聚氰胺和双氰铵等，这类物质在一定温度下分解产生的n2、nh3、nox等气体起发泡剂的作用；
4） 碳源---碳化剂。一般为羟基的富碳化合物，这在酸的催化作用下，失水而炭化，为发泡层提供炭质骨架，使发泡层形成疏松的结构，如季戊四醇、丙三醇、糊精和淀粉等。
其膨胀发泡过程的原理是：涂层在受火时软化和熔融，发泡剂分解放出气体，气体的逸出使变软的涂层鼓泡膨胀，体积增大而产生的厚厚的炭化发泡层成绝热隔热层。在整个过程中，要求发泡剂分解产生气体、酸源分解放出酸类物质、碳源材料脱水炭化三个步骤在变化的温度、时间、速度方面要基本协调一致，才能形成细小的多孔海绵状炭化层。
3. 非膨胀型防火涂料的防火隔热机理。
非膨胀型防火涂料的防火隔热机理是：涂覆在被保护基材上的防火涂料本身的导热系数低，延滞了热量传向被保护基材的速度；另外涂覆在被保护基材上的涂层本身不燃或难燃，对基材起屏障和防止热辐射作用，避免了火焰和高温直接进攻被保护的基材；还有涂料中的有些组分遇火相互反应而生成不燃气体（如蒸汽、***、氨气和二氧化碳等）以冲淡空气和氧气的浓度，并形成结构致密的不燃性“釉质层”，达到隔绝空气的目的，此过程是吸热反应，也消耗了大量的热，有利于降低体系的温度。防火涂料中的低密度耐高温的无机物或中空微球材料，成膜时形成热导率低的耐烧隔热涂层，具有高效的防火隔热效果。
该类防火涂料涂膜完全不燃烧，也不发烟。
4. 不同类型防火涂料的应用比较。
非膨胀型防火涂料所生成的釉状保护层导热率往往较大，隔热效果差。为了取得一定的防火效果，一般涂层较厚，其防火隔热的作用很有限。
膨胀型防火涂料涂层在受火时膨胀发泡，形成泡沫层，泡沫层不仅隔绝了氧气，而且因为其质地疏松而具有良好的隔热性能，可延滞热量传向被保护基材的速度。涂层膨胀发泡产生泡沫层的过程因为体积扩大而呈吸热反应，也消耗大量的热量，有利于降低体系的温度，故其防火隔热效果显著。
二、 膨胀型防火涂料配方选择。
1． 基体，即形成涂层的成膜剂或粘结剂，要求选用tg高的乳液，现选择普适性好的丙烯酸乳液及其改性物，如苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液等。
2． 阻燃体系主要由脱水催化剂、成碳剂和发泡剂组成，即“p-c-n”体系，其中脱水催化剂选用聚磷酸铵（app），成碳剂选用季戊四醇（per），发泡剂选用三聚氰胺（mel）。
3． 无机阻燃剂可选用mg(oh)2、al(oh)3、al2o3、红磷、sb2o3等，其中sb2o3与含氯树脂协同起阻燃作用。
4． 氯化石蜡既是发泡剂也是成碳剂、阻燃剂和增塑剂。
5． 颜填料可选钛白粉，纳米sio2与可膨胀石墨。
6． 防火涂料中还可以应用的晶须材料有：水合碱式硫酸镁、氢氧化镁、二氧化硅、硼酸铝、氧化锌、氧化镁，最具代表性的有水合碱式硫酸镁晶须。
三、 膨胀型防火涂料工艺流程。
按配方将阻燃添加剂、填料、部分消泡剂和水在混合罐内用搅拌机搅匀，加入乳液和剩下的消泡剂用搅拌机充分搅匀（搅拌机速度不能太高，否则破乳），用水调其黏度达到规定指标，最后经过滤，封装。
四、 阻燃性测试。
采用酒精喷灯垂直燃烧法检测防火涂料的耐燃时间：将涂有防火涂层的试板涂层朝下，置于酒精喷灯上方约10㎝处，在保持火焰稳定的条件下，观察三合板背面出现碳化微裂纹时所需的时间，即为防火涂料的耐燃时间。
五、 配方。
1． 丙烯酸树脂，app-per-mel，氯化石蜡，sb2o3，mg(oh)2体系。
1.1目的确定p-c-n阻燃体系含量。
1.2目的确定树脂用量。
1.3目的确定无机阻燃剂用量。
1.4其它助剂与填料按现有涂料使用量配制。
2． 从成本考虑，选材上以无机原料，廉价原料为主，阻燃体系采用聚磷酸铵-淀粉-尿素体系，无机阻燃剂选用红磷与al(oh)3，阻燃性能良好的氯化石蜡与sb2o3要选用。由于这个体系文献资料较少，需要做正交表以获得相似最佳配比，这要参考前面的方案配比。
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