热重分析仪在评定饰面型防火涂料防火性能中的
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热重分析仪在评定饰面型防火涂料防火性能中的

饰面型防火涂料是喷涂于可燃材料表面,平时起装饰作用;在发生火灾时,可有效对可燃材料起阻燃作用的涂料。由于其独特的防火性能和装饰性能,被广泛用于各种建筑内部装饰场合。

目前所用的饰面型防火涂料多为膨胀型防火涂料,遇火时能够快速膨胀十几倍甚至几十倍,形成多孔炭层,阻止热量向材质传递,起到防火保护作用。 因此,如何评定饰面型防火涂料的防火性能优劣成为人们普遍关注的热点。

目前最为普遍采用的检测防火性能方法,是GB/T 12441—2005《饰面型防火涂料》中规定的检测方法,但该方法存在环境污染较大、检测周期较长、占用场地较大等缺陷。热重法是采用热重分析仪(TGA)检测物质温度- 质量变化关系的方法。该方法是在程序控温下,检测物质的质量随温度或时间的变化关系,可简单、方便、准确地检测物质的质量变化及变化的速率,即只要物质受热时会发生质量的变化,就可以用热重法来研究其变化过程。本研究采用热重分析仪的热重法,研究含有不同阻燃剂的饰面型防火涂料的防火性能,并与大板燃烧法进行比较。

1实验部分

1.1样品

根据国家标准对防火涂料的分级标准,分别选取普通涂料、一级防火涂料和二级防火涂料样品作为研究对象。

按照国标GB/T 12441—2005中的要求:涂料在容器中的状态为无结块、均匀分布;涂装的湿涂布率为500 g/m2,涂覆误差为 ±2% ;干燥时间:表干时间≤ 4 h、实干时间≤ 24 h。将防火涂料分别均匀涂装在建筑内饰常用的高分子材料、木材和钢材上。为确保涂料干燥的均匀性,将涂装好的材料放置于1 m3的气候箱内,气候箱内温度为20℃,相对湿度为50%, 换气速率为1.5 L/min,稳定保持该环境条件24 h。

1.2仪器设备

梅特勒热重分析仪(TGA);氧指数测定仪;大板燃烧法试验装置。

1.3 TGA升温程序设置

采用梅特勒热重分析仪对涂装好的样品进行热重分析的升温程序如下:

样品坩埚尺寸 :铝制品,容积70 μL ;

起始温度 :50.00℃ ;

结束温度:500.00℃ ;

样品质量范围 :0.00~5000.00 mg ;

升温速率 :10.00℃ /min ;

载气:空气;载气流速:50 m L/min。

2结果与讨论

2.1采用热重分析仪评定防火涂料的防火性能

以四块刨花板为基材,分别为空白、喷涂普通涂料、一级防火涂料和二级防火涂料,作热重分析图, 见图1(a、b、c、d)。

图1 4种情况的热重分析图比较Figure 1 The comparison of four kinds of conditions for the thermogravimetric analysis chart

图1 4种情况的热重分析图比较Figure 1 The comparison of four kinds of conditions for the thermogravimetric analysis chart   下载原图

 

由图1可见:空白试验中刨花板失重及分解温度为130℃左右;喷涂普通涂料的刨花板失重及分解温度为190℃左右;而喷涂防火涂料的刨花板失重及分解温度为210℃左右,同时喷涂防火涂料的刨花板失重过程中有两个失重台阶,在温度达到500℃ 时残样率在40% 以上。从以上分析来看,采用热重分析仪可有效评定防火涂料的防火性能。

2.2防火涂料的国标检测结果和氧指数测定仪结果的比较

根据GB/T 15442.3—1995《饰面型防火涂料防火性能分级及试验方法》进行燃烧试验;根据GB/T2406—1993《塑料用氧指数法测定燃烧行为》,采用氧指数测定仪对防火涂料进行燃烧氧指数的检测, 结果见表1。

表1防火涂料的燃烧氧指数测定结果Table 1 The test results of combustion oxygen index of fire retardant coatings    下载原表

表1防火涂料的燃烧氧指数测定结果Table 1 The test results of combustion oxygen index of fire retardant coatings

从表1可见:随着涂料耐燃时间的延长,材料的炭化比重和燃烧氧指数增加,符合国家标准评定防火涂料防火性能的相关规定。

3结语

通过对不同类型饰面涂料防火性能研究结果表明:热重分析仪对防火涂料的防火性能评定良好, 同耐火极限标准及国标结果一致,对快速检验防火涂料的防火性能有一定初筛作用。