可膨胀石墨在膨胀型钢结构防火涂料的应用

　　摘要：为了克服钢结构防火涂料膨胀发泡层蓬松易脱落和易开裂的缺点，采用可膨胀石墨来改善防火涂料发泡层的结构。研究了可膨胀石墨对发泡层形貌和钢结构耐火极限的影响。结果表明，可膨胀石墨膨胀后成“蠕虫”状穿插于发泡层中，起到增强作用，使炭质层结构更致密。采用膨胀容积为180mL/g、粒径为0.18mm、起始膨胀温度为150℃的可膨胀石墨时，当添加量为3%时具有较好的改性作用。

王国建1，2，纪振鹏2

(1.先进土木工程材料教育部重点实验室，上海200092；2.同济大学材料科学与工程学院，上海200092)

　　关键词：防火涂料；可膨胀石墨；膨胀容积；粒径；起始膨胀温度

　　0引言

　　可膨胀石墨在受到150℃以上高温时，其层间的H2SO4与石墨发生氧化还原反应释放出气体，而使石墨膨胀，体积可增大100倍左右。膨胀后的石墨由“鳞片”状变成密度很低的“蠕虫”状，能够形成非常良好的绝热层，有效隔热。炭为膨胀后的主要成分，能够耐700℃的高温，而且反应产生的烟气少，在阻燃材料和环保材料中具有广阔应用前景[1-3]。膨胀型钢结构防火涂料遇火即膨胀炭化，形成一个比原涂层厚十几倍乃至几十倍的多孔发泡层，导热系数低，可隔绝火焰对钢材的直接作用，显著降低热通量，使钢结构温度在2h内不超过临界温度540℃，从而有足够的时间灭火，防止钢结构建筑坍塌[4-5]。但是，发泡产生的气孔大小不均匀或膨胀高度过高会使发泡层蓬松，在火焰气浪的冲刷下往往受力不均或强度不够而出现开裂、脱落的现象，从而失去防火效果。因而，发泡层结构的不稳定将直接导致钢结构耐火极限的下降。本研究将可膨胀石墨应用到钢结构防火涂料中，利用其膨胀后成“蠕虫”状穿插于发泡层中，起到增强纤维的作用，使发泡层气孔更细小均匀，结构更致密，从而防止其开裂和脱落，提高其耐火极限。

　　1实验部分

　　1.1原料

　　硅丙乳液(SD-528)：工业级，南通生达化工有限公司生产；聚磷酸铵(DP=1000)：工业级，山东寿光卫东化工有限公司；三聚氰胺：化学纯，上海化学试剂公司；季戊四醇：化学纯，上海化学试剂公司；可膨胀石墨：工业纯，保定市艾可森碳素制品有限公司。可膨胀石墨具体技术参数参见表1。

　　表1可膨胀石墨技术参数

来源:现代涂料与涂装网