随着我国城市规模的发展,钢结构在我国建筑业的应用具有非常广阔的前景

    随着我国城市规模的发展,钢结构在我国建筑业的应用具有非常广阔的前景。根据国内外有关资料报道及有关机构的试验和统计数字表明,钢结构建筑的耐火性能较砖石结构和钢筋混凝土结构差。钢材的机械强度随温度的升高而降低,在500℃[1]左右,其强度下降到40—50%,钢材的力学性能,如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降,很快失去支撑能力,导致建筑物垮塌。因此,对钢结构进行保护势在必行。

    在钢结构表面刷涂或喷涂防火涂料[2],起防火隔热作用,防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度,避免钢结构失去支撑能力而导致建筑物垮塌。防火涂料按其涂膜厚度分为厚涂型、薄涂型和超薄型三种,其中超薄型钢结构防火涂料用量,约占防火涂料的90%,但一般为溶剂型[3],虽然耐火性能优越,但在生产、施工中污染环境,有害人体健康。所以安全无毒、无空气污染、施工工具易于清洗的水性环保超薄型钢结构防火涂料成为人们关注的焦点,越来越受到人们的重视,成为各国研究的发展方向之一。

    本文以水为分散剂,采用乳液聚合的方法,合成乳液型丙烯酸酯树脂,考虑对涂料性能的影响,用硅溶胶[4]对其加以改性,调整乳液与阻燃剂[5~9]的不同配比,制得较为理想的防火涂料。

    1·实验部分

    1.1试剂与仪器

    甲基丙烯酸甲酯(AP)、丙烯酸丁酯(AP)、乳化剂(OP-10,AP)、聚乙烯醇(CP)、过硫酸铵(AP);季戊四醇(CP)、磷酸(AP)、五氧化二磷(AP)、三聚氰胺(CP);硅溶胶(固含量30%,平均粒径10-20nm)。其中,甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯在反应前均进行蒸馏提纯处理。

    红外光谱仪(Nicolet560,NicoletCo.),热重分析仪(Q600,TA仪器公司)。微型球磨机(QMJ,吉林市计达粉体工程设备有限公司),钢质涂膜样板,煤油喷灯,自制;粉碎机(上海广沙工贸有限公司),数字显示式热电偶配套组件(奥特温度仪表厂)。

    1.2丙烯酸树脂乳液的制备

    原料名称质量分数

    甲基丙烯酸甲酯30~40

    丙烯酸丁酯50~60

    乳化剂3~5

    聚乙烯醇1.0~1.5

    去离子水120~200

    在三口烧瓶中加入定量的去离子水,加入去离子水的量为单体总量的1.5~2倍。加入适量的聚乙烯醇,加热搅拌至90℃,回流15min,待聚乙烯醇完全溶解,加入乳化剂,回流15min;加入单体总量的1/4~1/3,乳化30min,滴加引发剂(过硫酸铵),充分反应至少30min,然后缓慢滴加单体,滴加单体完毕后,继续反应1h。在滴加单体的过程中,定时定量的加入适量引发剂。反应结束,在80℃抽真空30min,脱除残余单体,降至常温,得到丙烯酸树脂乳液,固含量为20~30%。共聚物中软硬单体的比例根据需要进行调节。