浅谈防火助剂对防火涂料防腐蚀性的影响

张政

摘 要：研究了不同的防火助剂体系组成对防火涂料的防火和防腐蚀性的影响，防火助剂是影响防火涂料防腐蚀性的主要因素之一，并且分别研究了发泡剂、成炭剂以及催化剂等对防火涂料的防腐蚀性的影响。

关键词：防火助剂；防火涂料；防腐蚀性；影响

中图分类号：TU56+1.66 文献标识码：A

膨胀性的防火涂料阻燃的效果好，装饰的视觉效应高，所花费的经济成本比较低，在全球的应用效果好，应用的防火效果也很好，是防火涂料的主要发展方向。防火助剂是防火涂料中的重要的组成部分，其对防火涂料的防火性能、防腐蚀性能等都会有很大的影响，合理的确定各种防火助剂体系的用量和对防火涂料的各种性能都有至关重要的作用，目前的防火涂料的防火助剂只单纯的考虑到防火的功能，而忽略了防火涂料的防腐蚀性能，本研究致力于通过不同的防火助剂体系的加入，创造出具有防火和防腐蚀性双重功能的防火涂料，对比试验了不同的防火助剂对防火和防腐蚀性的各种影响，通过改进配方的设计来使得防火涂料的防火性能和防腐蚀性能的结合。

1 防火助剂的组成和工作原理

1.1 防火助剂的组成

防火涂料中的防火助剂主要成分有发泡剂、炭化剂和脱水成炭催化剂组成。发泡剂是使涂层在受热的时候可以分解出不可燃的气体，这样一方面可以是涂层膨胀，形成疏松的多孔的发泡层，抑制燃烧的继续进行，另一方面还隔绝了基材与空气中氧气的直接接触，从而阻止燃烧的进行。炭化剂一种具有高碳的多羟基有机化合物，在于脱水成炭催化剂的相互作用下生成许多具有多孔机构的炭质地层，从而形成三维的空间结构，以不易燃烧的发泡炭化层为物质基础，形成了发泡层的骨架。脱水成炭催化剂的主要作用是加快反应发现的时间，减少燃烧的时间，并且促进炭化剂与涂层脱水，炭化和热分解，使得炭化剂中的多羟基有机化合物脱水为不易燃烧的炭质地层，减少有机物热分解时会产生的可燃性物质，焦油、醛、酮等的含量，并且进一步的阻止能放出大量热量的氧化反应。

1.2 防火助剂的工作原理

在整个的防火发生的过程中，防火助剂的主要工作原理是，使得脱水成炭催化剂受热而发生分解，分解成酸，多羟基的炭化剂在原来产生的酸的分解下催化下因脱水而分解成炭，基料中的树脂因受热融化并且在发泡剂的作用下膨胀发泡，也进一步的分解为炭化质地层。防火助剂发生脱水，发泡层覆盖基材，隔绝空气，并且通过对于各种热量的吸收和隔离，减轻燃烧发生的可能性，从而达到防火的目的。此外，涂层在燃烧时放出的不可燃性的气体，能稀释有机物热分解产生的可燃性气体的溶度，还可以促使涂层形成发泡层，从而达到阻止燃烧情况延续的目的。

2 结果与讨论

防火涂料的组成部分是防火助剂、填料、基料树脂等。它的耐火性取决于涂层遇火受热后的发泡、催化所形成的发泡层的状况。防火涂料的防火性能和防腐蚀性能具有不同的原理，若要使得涂料还需要具有防腐蚀性能的作用，就要增加涂层的原料和各种指标要求，有时，防火的特性与防腐蚀性的特性会冲突，就涂层方面的影响看来，防火性能的要求是涂层应该较为疏松，这样有利于涂层的发泡膨胀，提高防火的效率，对于防腐蚀性能而言，对涂层的要求却是致密型的，从而有利于阻挡腐蚀介质的进入。介于二者经常会产生矛盾，所以在对防火涂料的原来进行设计配方的时候需要对二者的要求进行综合的分析，对涂料中的各成分要分组进行研究。

3 防火助剂对涂层防腐蚀性能的影响

3.1 发泡剂的影响

防火涂料中常用的发泡剂是三聚氰胺，在前期不加发泡剂的防火涂料所形成的发泡层具有比较大的空洞，而加入少量的磷酸二氢胺或者氯化石蜡就可以使得发泡层具有厚度高和密实的特性。磷酸二氢胺还能提供酸源，起到一定的成炭催化的效果，但是磷酸二氢胺极易溶于水，形成难以磨细的结晶状物体，氯化石蜡也可以在做前期发泡剂的同时提供炭源作为炭层的成炭剂，在对防火性能的影响不大的情况下，氯化石蜡的加入可以明显的提高涂层的防腐蚀性能和表面特性，所以综合研究来看，氯化石蜡可以作为一种比较理想的前期发泡剂加入防火涂料中，提高涂料的防火性能和防腐蚀性能。

3.2 成炭剂的影响

成炭剂的组成主要是一些含高碳的多羟基化合物，有很多种，如季戊四醇、淀粉、双季戊四醇以及含羟基的树脂等。发泡层的骨架-不易燃烧的三维的空间结构是发泡层的物质基础，其形成是在成炭剂的影响下发生的，如表6所示，成炭剂的水溶性降低可以显著的提高防火涂料的防腐蚀性能，他们之间是成反比的，成炭剂的不同也会对涂料的防腐蚀性能产生很大的影响。由表知，双季戊四醇的羟基的含量比季戊四醇的含量小，以此为原料做成的炭剂的防火涂料防火性能有所下降，但是防腐蚀性能却十分的优越，明显的好过其他的几种原料。

3.3 成炭催化剂的影响

聚磷酸胺、蜜胺磷酸盐都是可以用来做脱水成炭催化剂的原料，但是脱水成炭催化剂中比较高频率使用的原料是聚磷酸胺，在不改变防火剂总量不超过50%的情况下，分别选用不同聚合度的聚磷酸胺和蜜胺磷酸盐为原料制作脱水成炭催化剂，以检测防火涂料的防腐蚀性能。研究表明，随着原料聚合度的增加，聚磷酸胺的力度和水溶性逐渐的降低，防火涂料的物理性能、耐酸碱等腐蚀性能有一定的提高，可是相应的却在一定程度上降低了防火涂料的耐火性能和防火能力。

4 结语

防火涂料三个组成部分中的防火助剂对防火涂料的防腐蚀性能的影响排第一，不断的增加防火助剂的含量，会使得防火涂料的防火性能有一定的提升，但是却会使得涂料的防腐蚀性能下降很多，保持防火助剂的用量在50%才会保持防火和防腐蚀性能二者达到平衡的状态。防火助剂主要的三个组成部分发泡剂、成炭剂和脱水成炭催化剂，采用不同的指标、不同的用量、不同的配方会对防火涂料的防腐蚀性能产生很大的影响，发泡剂的发泡程度越高，成炭剂的羟基含量越多，其原料组成的防火涂料的防腐蚀性能越好，成炭催化剂的聚合度越高，对于防腐蚀性能的提高越有利，但是相应的却会降低防火涂料的防火性能。氯化石蜡可以作为比较理想的前期发泡剂，其达到的防火和防腐蚀性能都可以很好。含有多羟基的有机化合物所组成的成炭剂会显著的提高防火涂料的防腐蚀性能，并且以双季戊四醇的性能最好，效果也最优。