標簽： 納米
納米阻燃劑在飾面型防火涂料中的應用
隨著社會的發展和物質財富的不斷增加，人們的生活和工作條件日益改善，建筑物外部及室內裝飾材料廣泛采用涂飾技術，飾面型防火涂料是一種集裝飾和防火為一 體的新型涂料品種。當它涂覆于可燃基材表面時，平時可起到一定的裝飾作用，一旦發生火災則能夠阻止火勢蔓延，達到保護基材，使人們有足夠時間離開火場和組 織搶救的目的。但是在飾面型防火涂料的質量方面還存在著一些問題，利用納米阻燃劑提高飾面型防火涂料的性能具有非常重要的理論價值和現實意義。1飾面型防火涂料的分類及在使用中存在的問題1.1飾面型防火涂料的分類飾面防火涂料按其防火作用特點及組成可分為非膨脹型防火涂料和膨脹型防火涂料兩大類。非膨脹型防火涂料又分為兩類，即難燃性防火涂料和不燃性防火涂料。 難燃性防火涂料即自身難燃，包括乳液性難燃涂料及含阻燃劑的防火涂料。不燃性防火涂料為無機質涂料，配合無機顏料而成的完全不燃性防火涂料，其特點是在發 生火災時，不產生煙及分解氣體，耐熱性良好，表面硬度高，耐候性優良，易著色，缺點是難以施工，對底材的附著性、柔韌性差。非膨脹防火涂料主要使用三氧化 二銻、硼酸鹽、改性偏硼酸鋇、硅石等阻燃劑。1.2飾面型防火涂料在使用中存在的問題1.2.1涂覆處理不到位，起不到應有的防火作用。涂覆處理不到位主要有兩種情況：①應該涂覆的部位未進行涂覆；②涂覆量不足。在對裝修工程驗收時，經常發現許多木質裝修材料未經防火處理，或者只是表面薄薄地涂覆了一層防火涂料，有些甚至連基材的顏色都未能完全覆蓋。1.2.2飾面型防火涂料中的透明防火涂料的應用太少。與電纜防火、鋼結構防火涂料不同，飾面型防火涂料中的透明防火涂料的應用遠遠不夠，即便是在國外也很少有完全成熟的產品，涂料體系的穩定性較差。目前在市場上還沒有使用壽命超過3年的產品。1.2.3防火涂料質量參差不齊，無法保證防火效果。飾面型防火涂料由于其生產工藝簡單，設備要求低，而且有成熟的配方，門檻低、生產廠家比較多。由于 企業的規模小，檔次低，真正的質量管理體系大多沒有建立。許多企業缺乏必要的原材料和成品檢驗手段，缺少經過專門培訓的專業檢驗人員，因此防火涂料的質量 很不穩定。從國家防火建筑材料質量監督檢驗中心多年來對全國飾面型防火涂料的質量抽查情況來看，合格率基本都在50%～60%，可看出這一問題的嚴重性。2飾面型防火涂料的阻燃機理固態物質在空氣中燃燒一般可分為3個階段：①物質受熱分解產生可燃性氣體產物；②可燃氣體在空氣中燃燒；③燃燒產生的部分熱量使固態物質或熔融態物質繼續分解，并使燃燒繼續。阻燃機理的目的就是使上述3個階段中的一個或者數個終止。例如用難燃或不燃的涂料將可燃物表面封閉起來，避免基材與空氣接觸，就可使可燃物表面變成難燃或不燃的表面。要實現涂層自身的難燃或不燃，可以把阻燃元 素連接到有機高聚物分子中去，實現成膜物質的難燃化；或可以添加不燃性添加劑到涂料中去，增強涂料的難燃性；也可以采用不燃性的無機黏合劑作為涂層的成膜 物質來實現涂層的不燃性。提要：納米級三氧化二銻阻燃材料由于其粒度的變小具有特殊的延展性能，在阻燃性能方面比微米級三氧化二銻有了數量級的提高。聚合物/層狀無機物納米復合材料具有比傳統填充材料優異得多的力學性能、熱性能、阻燃性能、各向異性等。2.1非膨脹型防火涂料的阻燃機理非膨脹型防火涂料主要通過兩條途徑發揮防火作用：①是涂層自身的難燃性或不燃性；②在火焰或高溫作用下分解釋放出不可燃性氣體(如水蒸氣、氨氣、氯化 氫、二氧化碳等)以沖淡空氣中氧氣的濃度，并形成結構致密的不燃性“釉質層”，達到隔絕空氣的目的。此過程是吸熱反應，能消耗大量的熱，有利于降低體系的 溫度。防火涂料中低密度耐高溫的無機物或中空微球材料成膜時形成熱導率低的隔熱阻燃涂層，起到良好的防火隔熱效果。2.2膨脹型防火涂料的阻燃機理膨脹型防火涂料成膜后，常溫下與普通漆膜無異。但在火焰或高溫下，涂層劇烈發泡炭化，形成一個比原涂膜厚幾十倍甚至幾百倍的難燃的泡沫碳化層。它可以隔 絕外界火源對基材的直接加熱，起到阻燃作用。涂層炭化膨脹時，涂層厚度增大幾十倍甚至上百倍，而涂層的導熱系數卻在下降，最后通過膨脹炭層傳遞到基材的熱 量只有原涂層的幾十分之一甚至幾百分之一，使基材得以較好的保護。從宏觀上看，炭質層的形成對防火作用有4個方面的貢獻：①隔斷火焰對底材的直接加熱；② 涂層的軟化、熔融、膨脹等物理變化及聚合物、填料、助劑的分解、蒸發和炭化等化學作用將吸收大量的熱量；③隔絕底材和空氣的接觸；④分解出的不燃性氣體能 沖淡空氣中氧氣的濃度。在防火涂料中，通常膨脹型防火涂料的防火性能比非膨脹型防火性能優異。3納米阻燃劑的優點研究中發現，有些納米材料具有阻止燃燒的功能，如果將它們作為阻燃劑添加到可燃材料中，可以改變這些可燃材料的燃燒性能，使其成為難燃燒材料。3.1納米超細粉阻燃材料阻燃劑在高分子材料加工過程中的重要助劑之一，如果采用納米技術對高分子材料進行阻燃處理，可以實現難燃性和自息性。目前，使用的阻燃劑大多數為無機阻 燃劑，它們包括銻系阻燃劑、鋁系阻燃劑、磷系阻燃劑和硼系阻燃劑等。由于這些阻燃劑添加到聚合物中，會引起聚合物的加工工藝及產品性能發生改變，特別是對 模塑產品、擠型產品和薄膜產品的表面光潔度影響較大，故需要使所有添加型無機阻燃劑的粒度超細化。像目前使用最多的一種添加型阻燃劑三氧化二銻，其顆粒大 小和形態對塑料制品和紡織織物的性能和阻燃效果影響非常大。粒度是三氧化二銻的重要指標，只有當三氧化二銻的粒度處于納米量級時才會使其本身具有較大的比 表面積，對織物的滲透性大，黏附力高，具有很強的耐洗牢度，阻燃效果也非常明顯。超細化的阻燃劑可以改善材料的力學性能，減少阻燃劑的用量，滿足工藝要求。
