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防火涂料为何会膨胀的原因
时间：2020-02-17 09:29:49 点击量：
大家都知道，在部分防火涂料遇到火灾时，会出现膨胀起泡的现象，这种现象有效地阻止火灾的发生及蔓延，事实上，防火涂料在遇到火灾时，形成了一层炭化层。防火涂料炭化层的形成过程和最终状态决定钢结构膨胀型防火涂料防火性能的好坏。对于炭化层的阻燃功效，它的物理结构是很重要的，厚的泡沫炭层比薄的炭层更有效，泡孔孔径小的炭层的阻燃效果优于孔径大的炭层。
下面介绍炭化层气孔的形成原理。
a.炭化层的气孔在形成时的三个阶段
形成起泡核。该过程利用聚合物体系分子中的自由体积或聚合物体系溶体中的低势能点为该点形成起泡核，对炭化层的泡孔密度和分布起决定作用；
气泡核的成长。主要受气体在体系中的扩散速度和渗透速度的影响，直接影响泡体的几何形状；
泡体的定型。第一阶段非常重要，因为同一温度范围的溶体中同时出现大量均匀分布的气泡，则得到发泡体中的泡孔均匀细密，炭质层优良；反之，如同一温度范围的溶体中气泡核逐步出现，且延续时间较长，则泡孔稀疏且大，使泡体最终均匀性差，炭质层易发生脱落。
在成核机理中，较成熟的理论有“热点成核理论”，即热点附近熔体先发生熔化而成为低势能点，导致泡核形成。同样，为了增加体系的低势能点，常用成核剂有：硅酸铝钙、SiO2、FeO3、滑石粉等。成核剂的加入有利于产生大量气泡。同时，在非均相成核过程中，加入表面活性剂也有利于气泡核的形成。
当填料成分分布均匀以后，炭质层结构从发泡过程来看，主要取决于其中成膜物的性质。当涂料中的固体粉末充分分散时，孔径大小不一致是由于气孔在形成过程中表面张力的不同造成的，而此时的表面张力取决于涂料的粘度和均匀度当高分子成膜物质分子量较小、分子量分布较大、分子结构有序性差时，膜的强度和均匀性都会明显下降。炭质层孔径分布的均匀性也受到高分子膜的影响。
b.泡核的稳定性
由毛细理论推导出：体系粘度上升，对泡孔的稳定有利。因此
防火涂料在高温下形成的溶体具有较好的弹性有利于气泡的膨胀。在膨胀的初始阶段，体系粘度大，有利于形成小气泡，对炭质层的强度和韧性有利，并使炭质层的导热系数减小；在膨胀的后期，气体的扩散速度和扩散系数对气泡的膨胀起决定作用。
减少炭质层膨胀过程中气体扩散损失的方法；为了减少气体损失，可采用大分子气体，使用交联体系如扩散大聚合物分子量，或者是加入表面活性剂，使气体易于分散。
从热点成核机理考虑，配方中不宜加入能分解放出水的阻燃剂，水分会抵消热点效应，导致起泡核减少。
选择优良的成膜基料是形成良好炭质层的关键。如分子量较高、分子量分布比较均匀的丙烯酸酯树脂所成炭质层的均匀度优于分子量较低的丙烯酸酯树脂所形成的炭质层。
通过对防火涂料膨胀炭化层形成的原因介绍，相信大家对于防火涂料能够防火的原理有所了解，防火涂料的防火效果直接影响了产品的性能，而且涉及关乎到生命及财产安全问题，更得十分注重。
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