裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的協效阻燃改性試驗分析

摘要：目的：分析裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的協效阻燃改性。方法：以丙烯酸樹脂、阻燃劑、硅酸鋁作為主要研究對象，以P-C-N阻燃體系作為基礎，通過試驗來對裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的本質與搭配進行研究與分析，探究裝配式建筑丙烯酸樹脂的本質與其對防火涂料性能的影響，嘗試分析出裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料最佳預期搭配與未來最優的處理方式。結果：當裝配式建筑丙烯酸樹脂的投入量在60%到70%這一階段時，待測物的完整度最高，防火涂料的完整度最低。結論：裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料不同的使用含量協效對阻燃改性的影響不同。

關鍵詞：裝配式建筑;丙烯酸;樹脂型防火涂料;協效阻燃改性

中圖分類號：TQ630.7

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）08-0027-05

ExperimentalAnalysisofSynergistic Flame RetardantModificationof Acrylic Resin Fire Retardant Coating for Prefabricated Building

XIE Li-Vuan

（Department of Resource Exploration and Geotechnical Engineering，The Engineering & technical College of ChengduUniversity of Technology，Chengdu Sichuan 614000.China）

Abstract ： Objective：to analyze the synergistic flame retardant modification of acrylic resin fire retardant coating forprefahncated building.Methods： taking acrylic resin，flame retardant and aluminum silicate as the main research ob-jects and P-C-N flame retardant system as the hasis，the essence and collocation of prefabricated h uilding acryl-ic resin fire retardant coating were studied and analyzed through experiments.the essence of prefabricated buildingacrylic resin and its influence on the performance of fire retardant coating were explored，and try to analyze the bestexpected mix and future best treatment methods for prefabricated acrylic resin fireproof coatings.Results： when theinput of acrylic resin is 60% t0 70%.the integrity of the tested object is the highest and the integrity of fire retar-dant coating is the lowest.Conclusion：the synergistic effect of different content of acrylic resin fire retardant coatingfor assembly building has different influence on the flame retardant modification.

Key words ： prefabricated building;acrylic acid;resin fire retardant coating;synergistic fire retardant modification

0引言

將裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料涂于建筑表面，平日里可以起到一定的裝飾作用，在火災發生的時候，裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料可以有效的阻止火勢的擴展與蔓延，進而達到保護器械與人們生命財產安全的目的[1]。幾十年以來，人們不斷對丙烯酸樹脂進行研究與探討，通過阻燃劑與硅酸鋁的加入實現了對丙烯酸樹脂的改性，達到了協效阻燃的目的[2]。

由于丙烯酸樹脂具有優異的耐熱性、耐腐蝕性、成型加工性與阻燃性，所以在建筑行業的應用變得十分的廣泛，但是應用丙烯酸樹脂、阻燃劑、硅酸鋁進行改性進而制成協效阻燃的裝配式建筑防火涂料的實驗卻少之又少，很少能找到相關的研究報道[3]。

文章以丙烯酸樹脂、阻燃劑、硅酸鋁作為主要研究對象，以P-C-N阻燃體系作為基礎，通過試驗來對裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的本質與搭配進行研究與分析，探究裝配式建筑丙烯酸樹脂的本質與其對防火涂料性能的影響，嘗試分析出裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料最佳預期搭配與未來最優的處理方式，力求為該領域奠定一定的實驗基礎[4]。

1裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的協效阻燃改性試驗研究

1.1試驗材料

本實驗所需要的丙烯酸樹脂屬于工業品之一，由遼寧某樹脂有限公司生產，協效阻燃劑與凝膠可通過白制所獲得，而硅酸鋁則屬于市場所售的工業品，可通過采購的方式獲得[5]。本文實驗除了需要以上實驗材料外，還需要燒杯、錐形瓶、酒精燈、玻璃棒等實驗器材嘲。

1.2試驗方法

首先通過燒杯與酒精燈將溶劑和丙烯酸樹脂制成75%的溶液，再與凝膠混合通過玻璃棒進行持續的攪拌，攪拌均勻后，向溶液中加入一定量的協效阻燃劑和硅酸鋁等添加劑，經過一系列的反應后，所生成的產物會變為漿液狀，將制好的漿液涂于140mm×140mmx5mm的建筑板上，覆蓋量為300g/m2，通過室溫將漿液固化，使漿液與建筑木板進行完美融合，得到防火性待測樣木板，為探究該漿液即丙烯酸樹脂型防火涂料的廣泛應用性，需要應用相同的方法將漿液涂于140mmx140mmx5mm的建筑鋼板上，覆蓋量為100g/m2[7]。

在待測樣板制作完成后，便可以對丙烯酸樹脂性防火涂料的協效阻燃性進行測試，具體操作為將涂有丙烯酸樹脂性防火涂料的待測樣板樹脂面向下水平放置，將酒精燈調整高度使酒精燈的外焰能夠恰好接觸于待測樣板圖層，當待測木板出現損壞或者待測鋼板發紅時終止實驗[8]。

1.3分析方法

1）記錄火焰開始灼燒的到待測木板發黑損壞與待測鋼板發紅的時間間隔即耐燃時間。

2）記錄整個燃燒過程待測木板與待測鋼板上丙烯酸樹脂型防火涂料的發煙情況

3）記錄終止實驗后待測木板與待測鋼板上丙烯酸樹脂型防火涂料的表層具體狀況[9]。

2試驗結果分析

2.1裝配式建筑丙烯酸樹脂的本質與加工

丙烯酸樹脂的種類有很多，裝配式建筑丙烯酸樹脂應用的樹脂是由丙烯酸與甲基丙烯酸及其衍生物（如酯類、腈類、酰胺類）聚合制成的一類樹脂，該樹脂的初始概念模型圖如圖1所示。

由于該樹脂的最初高分子結構是雜亂無章的，并不具有耐高溫的特性，因此需要對該樹脂進行多次加工與處理，進而達到最終的目的[10]。

該樹脂可以在適當溶劑中溶解，而在溶劑當中溶解過程也是對該丙烯酸樹脂進行重組的一個開端，這一操作雖然不能對丙烯酸樹脂原來的高分子結構進行破壞，但卻增加了該結構的包容性，為接下來添加協效阻燃劑與硅酸鋁產生相對應的化學反應奠定了基礎，在添加協效阻燃劑與硅酸鋁的過程中需要不斷對溶液進行攪拌與加熱進而加快彼此之間的反應，經過一系列的化學反應后，得到的樹脂即為本文所需要的最終裝配式建筑丙烯酸樹脂，該裝配式建筑丙烯酸樹脂的樹脂會形成新的概念結構如圖2所示。

該樹脂即裝配式建筑丙烯酸樹脂形成的新型高分結構更加穩定，且有了協效阻燃劑與硅酸鋁后其協效阻燃性有了明顯的增強，形成的涂料靠溶劑揮發后大分子的聚集成膜，成膜時沒有交聯反應發生，因此對待測木板與待測鋼板的依附性也有了明顯的提升，而裝配式建筑丙烯酸樹脂的加工也徹底完成了[1]。

2.2裝配式建筑丙烯酸樹脂對防火涂料性能的影響

根據本文設計的實驗可知構成防火涂料的主要成分便是經過一系列加工進而得到的裝配式建筑丙烯酸樹脂，除此之外，防火涂料中還包含著其他物質如凝膠、風干劑、協效阻燃劑不可反應物質、硅酸鋁反應產物等，它們對防火涂料的性能都存在著或多或少的影響，但起主要影響作用的依然是裝配式建筑丙烯酸樹脂，接下來本文將著重就裝配式建筑丙烯酸樹脂對防火涂料性能的影響進行探究[12]。

本試驗為探究裝配式建筑丙烯酸樹脂對防火涂料性能的影響，此次共設立了5個實驗組，其中探究裝配式建筑丙烯酸樹脂投入的百分比分別為40%、50%、60%、70%、80%、90%，剩余投入的百分比為凝膠、風干劑、協效阻燃劑不可反應物質、硅酸鋁反應產物的總和，其中協效阻燃劑不可反應物質與硅酸鋁反應產物的總和與裝配式建筑丙烯酸樹脂生成的總會存在連帶關系，通過大數據的計算可知若設投入的裝配式建筑丙烯酸樹脂的總量為A，相對應投入的協效阻燃劑不可反應物質與硅酸鋁反應產物的總和即為B，二者的用量關系可通過符合公式（1）來進行計算：

（1）

剩余的投入料比則為凝膠與風干劑的總量，接下來得到隨著裝配式建筑丙烯酸樹脂的投入增加防火涂料防火性能的效率圖如圖3所示。

根據圖3可知隨著裝配式建筑丙烯酸樹脂的投入增加，防火涂料的防火效率并不是一直增加的，此時裝配式建筑丙烯酸樹脂的最優投入量為67.5%-72.5%左右，裝配式建筑丙烯酸樹脂此時對防火涂料性能的負面影響效果也最差[13]。

除卻裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的防火性能以外，在阻止燃燒的過程中，防火涂料的產煙量也是防火涂料性能的一大關注焦點，若防火涂料的防火效果好但產煙量過大的話，對人體的傷害依舊是十分巨大的，而裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料產煙量的多少也與裝配式建筑丙烯酸樹脂的投入量的多少有著很大的關系，除此之外，裝配式建筑丙烯酸樹脂防火涂料中除了協效阻燃劑不可反應物質之外，凝膠、風干劑與硅酸鋁反應產物也可作為產煙物質，但由于以上3者的總產煙量不足裝配式建筑丙烯酸樹脂產煙量的10%，因此在該試驗中可以忽略不記，本試驗通過多次反復可以得出隨著裝配式建筑丙烯酸樹脂投入量的增加，產煙的濃度以1m3的單位來計算的數據如圖4所示。

根據圖4可知，在裝配式建筑丙烯酸樹脂的投入量為60%-70%左有時，裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料在防火時產煙量濃度最低，此時裝配式建筑丙烯酸樹脂對防火涂料性能負面影響效果最差[15]。

除卻防火性能與產煙量之外，裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料還需要考慮的一大性能為保護性能，本試驗將防火涂料涂于待測木板與待測鋼板并進行試驗后，會對終止試驗后的待測木板與待測鋼板以及剩余涂料的狀況進行考察研究，觀察裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的保護作用即該防火涂料是否完全發揮性能對所涂的待測物進行保護，本試驗通過多次實驗可以得出隨著裝配式建筑丙烯酸樹脂投入量的增加，在試驗后待測物與防火涂料的完整度如圖5所示。

根據圖5可知，當裝配式建筑丙烯酸樹脂的投入量在60%-70%這一階段時，待測物的完整度最高，防火涂料的完整度最低，此時裝配式建筑丙烯酸樹脂對防火涂料性能負面影響效果最差。

2.3裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料最佳預期搭配與未來處理

從防火性能、產煙濃度、待測物與防火涂料的完整度3方面考慮可以看出，對于裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料來說，裝配式建筑丙烯酸樹脂的最佳投入量為60%-72%左右，本試驗接下來將通過相關公式來對裝配式建筑丙烯酸樹脂的投入量進行計算，得到裝配式建筑丙烯酸樹脂的最佳投入量，并相對應的算出凝膠、風干劑的投入量與協效阻燃劑不可反應物質、硅酸鋁反應產物的產生量，進而得到裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料最佳預期搭配比例。

首先需要將裝配式建筑丙烯酸樹脂的最佳投入量即60%-72%歸納為一個數據組X，應用相關公式可以計算出協效阻燃劑不可反應物質、硅酸鋁反應產物相對應的產生量：

（2）

再應用相關公式可以計算出凝膠、風干劑的投入量的最佳投入量：

（3）

其中e為客觀參考參數，經過上述相關公式計算后，可以得到投料比的參數結果如表1所示。

根據表1的各大參數統計，再經過對防火性能、產煙濃度、待測物與防火涂料的完整度3方面來進行考慮，可以得到裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料最佳預期搭配比例為裝配式建筑丙烯酸樹脂68%、凝膠8%、風干劑10%、協效阻燃劑不可反應物質8%、硅酸鋁反應產物6%。

根據裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料最佳預期搭配比例制成的防火涂料具有防火性能與保護性能最優并且產煙量最少的特點，但該涂料的性能作用也是存在一定的期限的，即所謂的防火涂料保質期，裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的保質期，一般在3～5年左有，其具體保質時間與所涂設備還有存在環境都有著直接的聯系，當裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的保質期到達后需要及時進行處理以保證其安全性，具體操作為將沸水與醋精混合的液體均勻涂抹于裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料表面后靜置10-20min，再通過木鏟等設備進行刮取，刮取后的裝配式建筑丙烯酸樹脂可交由相關企業進行合理的分解以達到循環利用的目的，在對裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料未來處理的過程中，裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的未來處理過程如圖6所示。

3結語

本試驗詳細的通過相關方法對丙烯酸樹脂進行加工，再與協效阻燃劑、硅酸鋁、凝膠、干燥劑等物質進行結合，最終通過試驗制成了裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料，填補了該領域的空白。

在制作的過程中，試驗通過大量的嘗試分別從防火效果、產煙濃度、保護設備完整性3個角度進行分析，最終得到了裝配式建筑丙烯酸樹脂型防火涂料的最優搭配比例，為該涂料接下來的研制與發展提供了諸多的便利，并且該防火涂料便于處理和再加工，可以達到循環再利用的目的，因此在防火涂料這一領域具有良好的發展前景，值得我們去共同探索。

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收稿日期：2020-03-12

作者簡介：解立遠（1981-），男，漢族，遼寧凌源人，碩士學位，講師，研究方向：土木工程、工程造價。Email.Xliyuan1981@163.com