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ICIE产品推介 | 高安全、低碳环保-基于瓦克VINNAPAS®威耐实®VAE乳液的膨胀型钢结构防火涂料
发布:2022-7-15

钢结构是现代建筑不可或缺的元素,广泛运用于公共及商业建筑。高层建筑的钢结构骨架需要特种防火涂层予以保护,不然失火时,它们的强度在短短的几分钟之内就会迅速降低,发生弯曲甚至坍塌。

防火涂料品种较多,其中,膨胀型防火涂料遇火能够膨胀至几十倍,形成具有防火作用的隔热层,进而在一定时间内延长支撑构件熔化或弯曲的速度,为救援争取更多的撤离时间。膨胀型防火涂料涂层很薄,既美观又具有优异的耐火性能,同时还省工省料,有利于降低工程造价,因此被越来越多的钢结构建筑所采用。




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膨胀涂料一般由碳供体、酸供体、起泡剂等反应活性组分和有机基料组成。基料能够帮助泡沫膨胀、提升泡沫的长期稳定性,同时改善涂料的强度和耐久性,保持对基材的持久粘附力,因此基料的质量对于涂料配方至关重要。大量研究显示,醋酸乙烯-乙烯(VAE)共聚物是制作高稳定性基料的理想材料,能够使防火涂料具备必需的弹性、强度及粘附性。

德国瓦克化学在该领域已拥有超过80年的丰富经验,以瓦克VINNAPAS®威耐实® EZ 3066 VAE乳液为基料的膨胀型防火涂料在500°C临界温度条件下的耐受时间达到140分钟,因此防火等级完全达到F90的要求,在特定的配方下,甚至可以达到F120。






膨胀型防火涂料的化学组成




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膨胀型防火涂料的作用机理

当涂层受热,乳液首先软化熔融,引起整个涂层的软化、塑化,发泡剂(三聚氰胺)在达到分解温度时,释放出不燃性气体,使涂层持续膨胀,形成泡沫层。此时温度达到酸供体(聚磷酸铵)的分解温度,聚磷酸铵分解放出能酯化多元醇和可作为脱水剂的无机聚偏磷酸。呈熔融的粘稠体作用于泡沫层,使涂层中碳供体(季戊四醇)和乳液脱水成碳反应。当泡沫层达到最大体积时,泡沫层凝固碳化,生成致密的均匀海绵状炭化层。这种泡沫炭质层的结构是无定形碳结构,石墨的微晶体,本身不燃,具有较低的导热系数,因而有效地隔绝了空气和热源,达到阻止燃烧的目的。

聚磷酸铵热分解成氨气和磷酸,磷酸进一步脱水形成聚磷酸或者聚偏磷酸,促进碳供体及有机物(乳液)脱水成炭,形成炭质层,氨气则起发泡作用。碳供体(季戊四醇)在酸供体(聚磷酸铵)作用下发生脱水反应,在高温下进一步发生脱氢、碳化、化学键断裂等复杂的化学反应,形成炭质层结构,发泡剂受热分解出氨气,同时生成碳。


膨胀过程中发生的主要反应




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防火涂料几大关键组分的主要分解温度区间




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基于VAE乳液的水性防火涂料典型配方与测试性能

典型配方




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采用VINNAPAS® 威耐实® EZ 3066的典型配方进行耐火测试




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使用VINNAPAS®威耐实® EZ 3066乳液制备的防火涂料泡层强度高,粘附力强,不易脱落,同时具有优异的泡沫完整性以及持久的泡沫稳定性。该基料与涂料中各添加剂的相容性好。使用该基料制备的涂料可以让干膜厚度(DFT)更小,不易开裂,从而让涂料更高效。




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与此同时,作为一种水性基料,VINNAPAS®威耐实® EZ 3066适用于水性涂料,用其可配制成不含任何成膜溶剂的涂料,在生产过程中也不使用含烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)的材料,而挥发性有机化合物(VOC)、残留VAM(醋酸乙烯酯单体)、甲醛的含量也很低,能够满足严苛环境相容性的要求

优异的性能加上对环境友好,VINNAPAS®威耐实® EZ 3066已成为膨胀型钢结构防火涂料的理想基料。



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