热分析技术在膨胀型防火涂料研究中的应用

膨胀石墨的制备工艺与应用董永利;周国江;丁慧贤;袁福龙【摘要】对膨胀石墨的制备工艺、结构、性能及其应用研究进行了综述,并对其发展趋势作了展望.主要介绍了以化学氧化法、电化学法、微波法、爆炸法和气相挥发法制备低温、无硫可膨胀石墨及复合膨胀石墨材料的工艺;总结分析了膨胀石墨材料在密封、阻燃、润滑、环境、催化、军事、医学等领域的研究现状和应用前景.【期刊名称】《黑龙江大学工程学报》【年(卷),期】2010(037)003【总页数】5页(P59-63)【关键词】膨胀石墨;制备工艺;应用研究;综述【作者】董永利;周国江;丁慧贤;袁福龙【作者单位】黑龙江科技学院,现代分析测试研究中心,哈尔滨,150027;黑龙江科技学院,现代分析测试研究中心,哈尔滨,150027;黑龙江科技学院,现代分析测试研究中心,哈尔滨,150027;黑龙江大学,化学化工与材料学院功能无机材料化学省部共建教育部重点实验室,哈尔滨,150080【正文语种】中文【中图分类】TQ1651 概述石墨是一种重要的非金属矿物,属于六方晶系,具有特殊的层状结构。

早在19世纪60年代初[1], Brodie将天然石墨与硫酸和硝酸等化学试剂作用后加热,发现了膨胀石墨(Expanded Graphite,EG),它是一种新型的原子、分子尺度上的碳素材料,呈现出独特的物理、化学性能,然而其应用则在百年之后才开始。

近20年来,众多国家相继展开了膨胀石墨的研究和开发,取得了重大的科研突破。

作为一种重要的无机非金属材料,膨胀石墨材料广泛应用于环境、化工、冶金、动力机械、宇航及原子能工业,显示了强大的生命力和市场应用前景。

1.1 膨胀石墨的基本特性膨胀石墨晶体仍然属于六方晶系,其形状貌似蠕虫,大小在零点几毫米到几毫米之间,故又称为蠕虫石墨,如图1a[2]所示。

膨胀后石墨的表观容积达250～300 mL/g或更大,在内部具有大量独特的网络状微孔结构(见图1b[3])。

浅谈钢结构防火涂料应用及相关问题摘要:通过分析钢结构防火涂料的分类、组成及性能特点,指出目前钢结构防火涂料在安全性、耐久性、标准执行等方面存在的问题,并对钢结构防火涂料的施工、应用及管理等方面提出了相应的建议。

关键词:钢结构;防火涂料;安全性;耐久性Abstract :Through analyses for category , composition and properties of steel structure fire protectingpaint , this paper points out that the current steel structure fire protecting paint has the following problems , such as safety , durability , and standard to be executed , and puts forward relative suggestions in the fields of construction , application and management for fire protecting paint.Key words :steel structure , fire protecting paint , safety , durability 1 前言钢结构体系具有强度高、自重轻、性能稳定、韧性好、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势而且适合于批量生产，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势，使得钢铁成了最佳建筑用结构材料。

普通钢结构、薄壁轻钢结构、高层民用建筑钢结构、门式刚架轻型房屋钢结构、网架结构、压型钢板结构、钢结构焊接和高强度螺栓连接、钢与混凝土组合楼盖、钢管混凝土结构及钢骨（型钢）混凝土结构等在建筑领域得到了广泛的应用。

非膨胀型防火涂料等效热传导系数研究韩君;李国强;楼国彪【摘要】基于防火涂料标准耐火试验方法,对涂覆非膨胀型防火涂料的钢板试件和工字型钢试件进行了耐火试验,用所得的试件升温曲线计算非膨胀型防火涂料的热传导系数随涂层温度变化曲线.提出将涂层温度为400～800℃时的热传导系数平均值作为涂层等效热传导系数,并用以进行被保护钢构件火灾下升温计算,所得钢构件的升温曲线与试验测得的升温曲线符合良好.参数分析表明,等效热传导系数与试件截面形状系数无关,与涂层厚度相关,表明用小尺寸钢板试件耐火试验结果计算所得的等效热传导系数可用于预测其他被保护钢构件在火灾下的升温.对不同涂层厚度热传导系数进行线性拟合,提出以涂层厚度20 mm时的等效热传导系数作为非膨胀型防火涂料等效热传导系数特征值.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2016(019)003【总页数】6页(P516-521)【关键词】火灾;非膨胀型防火涂料;钢构件;热传导系数【作者】韩君;李国强;楼国彪【作者单位】同济大学土木工程学院,上海 200092;同济大学土木工程学院,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;同济大学土木工程学院,上海 200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092【正文语种】中文【中图分类】TU54+5钢结构的抗火性能较差，其原因主要有两个方面：一是钢材热传导系数很大，火灾下钢构件升温快；二是钢材强度随温度升高而迅速降低.无防火保护的钢结构耐火时间通常仅为15～20min，故极易在火灾下破坏[1].为了防止和减小建筑钢结构的火灾危害，在绝大多数情况下都需要对钢结构进行防火保护.涂抹非膨胀型防火涂料(我国又称厚型防火涂料)是目前普遍采用的钢结构防火保护方法，其保护机理是通过阻挡外部热源向钢构件直接传热，从而延缓钢构件的升温速度，延长钢构件达到临界温度的时间，提高钢构件的耐火极限.因此，防火隔热性能是钢结构防火涂料最重要的性能.材料的隔热性能通常采用热传导系数来表征. 热传导系数的测试方法及其配套仪器有很多种[2-4]，可满足不同的材料及一定工作环境的需要.但是这些试验方法主要基于较低温度下的热传导，并不能反映火灾高温条件下涂料外表面的热对流、热辐射传热效应，存在一定的不足.非膨胀型防火涂料在火灾下的受火温度范围很大，从常温直至1000℃以上，在此温度范围内其热传导系数一般随温度而变化.因此，采用常温下的热传导系数来计算钢构件在火灾下的温度将导致较大的误差.ISO/CD 834-11：2003[5]中提出了钢构件温度以50℃为时间间隔计算热传导系数，并采用该计算结果来计算钢结构升温；Rahmanian等[6-10]分别通过试验方法和数值方法研究了无机非膨胀型隔热材料在火灾下的性能.以上方法虽然对隔热材料的性能和钢构件的升温计算比较准确，但是计算过程比较复杂，而且不同构件之间的计算结果不容易对比.从工程应用角度，热传导系数若为常数则可极大地简化计算.有鉴于此，本文提出了非膨胀型防火涂料等效热传导系数的概念及其计算方法.该方法基于非膨胀型防火涂料保护钢构件的标准耐火试验，可综合反映涂料在火灾下的实际性能.对于火灾下表面受热均匀并采用非膨胀型防火涂料保护的钢构件，根据集总热容法原理可建立构件内部升温迭代计算公式[1，5，11]：θs(t+Δt)-θs(t)=当保护层不满足csρsV≥2ρiciFi时，采用修正后的截面形状系数(Fi/V)mod：上述式中：t为升温时间，s；Δt为时间步长，s，一般不应大于5s；θg，θs分别为火灾下周围空气、钢构件内部温度，℃；ρi，ρs分别为防火涂料、钢材的密度，kg/m3；ci，cs分别为防火涂料、钢材的比热容，J/(kg·K)；Fi为钢构件单位长度保护层的内表面积，m2/m；V为钢构件单位长度的体积，m3/m；Fi/V 为钢构件截面形状系数；d为防火保护层的厚度，m；λ为防火保护层材料的热传导系数，W/(m·K).式(1)为迭代公式，应用不便.当防火保护层厚度d和热传导系数λ均为常数时，基于式(1)计算结果，通过数学拟合可得出ISO/CD 834-11：2003标准升温曲线下受防火涂料保护的钢构件升温简化计算公式[11]：式(1)，(2)的比较如图1所示(图中α=λ/d).钢构件的临界温度(即构件失效温度)通常为400～700℃，从图1可知，在该温度区段内，升温简化计算公式和升温迭代计算公式的计算结果十分接近.由于式(2)为显式表达式，因此极大地简化了钢构件的升温计算.2.1 热传导系数的计算如已知钢构件受火t时刻的温度θs，可求得防火涂料的热传导系数λ：根据钢构件标准耐火试验记录的构件升温曲线，由式(3)可得到热传导系数λ与θs 之间的关系曲线.由于热传导系数随温度而变化，对于构件升温计算不便.为此，本文在试验基础上，提出一种等效热传导系数的概念，采用一个有代表性的常量作为防火涂料的等效热传导系数.2.2 等效热传导系数的确定方法取炉温和钢构件温度的平均值作为涂层温度，将防火涂层温度为400～800℃时的热传导系数平均值作为等效热传导系数，如式(4)，(5)所示：式中: θp为涂层温度，℃；λe为防火涂层的等效热传导系数，W/(m·K).进行防火涂料保护钢构件在标准火灾升温下的试验，量测钢构件的受火升温，由式(3)计算得到钢构件在不同温度下的热传导系数.在400～800℃区段内，防火涂料的隔热性能比较稳定，试选择这一温度段内防火涂料热传导系数的平均值作为等效热传导系数.3.1 试验装置试验在同济大学工程结构抗火试验室小型火灾试验炉内进行，该试验炉的炉膛尺寸为1.0m×1.0m×1.2m，按ISO/CD 834-11：2003标准升温曲线升温.如图2所示，试验炉内可一次放置4个钢板试件，试件悬挂于有防火保护的支撑梁上；工字型钢试件一次可放置2个，竖直放在炉内地板上.3.2 试件3.2.1 标准试件采用尺寸为16mm×200mm×270mm的钢板作为基板.试件的截面形状系数Fi/V 为145.0m-1，与GB 14907—2002《钢结构防火涂料》所采用的试件截面形状系数接近.对涂覆厚度为10，20，30mm防火涂料的钢板试件分别进行防火测试，用热电偶测量试件温度.试件尺寸及测点布置(1，2，3)如图3所示.3.2.2 对照试件对照试件选取了截面分别为p00mm×400mm×16mm×12mm和p00mm×400mm×20mm×16mm两种工字型钢，其长度均为1.0m.涂层厚度分别与标准试件厚度相对应，即10，20，30mm.图4给出了工字型钢的尺寸和测点布置(1，2，3为测温热电偶).4.1 等效热传导系数的计算表1为按上述方法确定的各试件等效热传导系数值.由表1可见，标准试件及对照试件在同等涂层厚度下的等效热传导系数值具有很好的一致性.笔者曾提出等效热传导系数的计算方法，取钢构件在400～600℃内的热传导系数平均值作为等效热传导系数[12-13]，结果发现所得计算值有较大的离散性，不同试件的计算结果不方便进行统计分析.这是由于防火涂料的热传导系数与涂层温度有关，在不同涂层厚度下，钢构件处于同一温度区段时的炉温相差较大，致使涂层温度差别较大，难以得到等效热传导系数在不同涂层厚度下的规律.因此，不能用一定涂层厚度下的测试结果来预测其他厚度防火涂料保护下的钢构件温升.4.2 试验现象火灾升温过程中，非膨胀型防火涂料保护层性能稳定，无明显变化，试件温度平稳上升.熄火降温后，涂层出现明显裂缝，如图5所示.4.3 线性拟合由于材料的不均匀性等原因，不同涂层厚度下的等效热传导系数有差异.表1结果也显示，等效热传导系数基本上与涂层厚度呈线性关系，因此考虑以最小二乘法对所得等效热传导系数进行拟合处理，如图6所示，拟合公式为：以涂层厚度为20mm的等效热传导系数为特征参数，将d=20mm代入上式可得涂层的特征热传导系数为0.170W/(m·K).4.4 计算验证(1)将测试得到的涂层厚度代入式(6)，用所得等效热传导系数计算钢构件的理论温度.(2)根据ISO/CD 834-11：2003提出的被保护钢构件升温计算方法计算钢构件的理论温度.(3)在ABAQUS中对非膨胀型防火涂料保护工字型钢试件在火灾下的升温进行模拟，其中防火涂料的热传导系数采用钢板试件试验所得值.计算模型中，假定试件两端完全绝热，试件周围施加均匀的ISO/CD 834-11：2003升温曲线.计算模型如图7所示.将上述计算所得的理论温度与实测温度，以及工字型钢试件的模拟升温曲线与试验测得的升温曲线进行对比，结果如图8所示.由图8可见，计算模拟所得的钢构件升温曲线与试验测得的升温曲线符合较好.由此可得，用简单钢构件测试计算所得等效热传导系数可以有效预测同样厚度防火涂料保护钢构件在火灾下的升温.对不同涂层厚度的等效热传导系数进行线性拟合，并以涂层厚度为20mm的等效热传导系数作为特征值的方法对于预测钢构件的升温和防火涂料的性能检测都具有较大的意义.(1)自主设计的测试方法能够模拟非膨胀型防火涂料保护钢构件理论计算中采用的一维传热环境，且设计的标准试件尺寸小、制作方便，便于工程运用.(2)提出了计算非膨胀型防火涂料等效热传导系数的方法，计算所得不同涂层厚度下非膨胀型防火涂料的等效热传导系数具有较好的一致性和稳定性.(3)对不同涂层厚度下的等效热传导系数进行了线性拟合，并以20mm涂层厚度下的等效热传导系数作为特征值.(4)利用计算所得等效热传导系数，计算采用非膨胀型防火涂料保护钢构件在火灾下的升温.试验与升温计算的对比表明，采用小钢板试件试验结果计算所得的等效热传导系数可相当精确地模拟非膨胀型防火涂料保护钢构件在火灾下的升温.【相关文献】[1] 李国强，韩林海，楼国彪，等.钢结构及钢-混凝土组合结构的抗火设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2006:3-5.LI Guoqiang，HAN Linhai，LOU Guobiao，et al.Fire-resistant design of steel and steel-concrete composite structure[M].Beijing:China Architecture & Building Press，2006:3-5.(in Chinese)[2] YB/T 4130—2005 耐火材料导热系数试验方法(水流量平板法)[S].YB/T 4130—2005 Refractory materials—Determination of thermalconductivity(calorimeter)[S].(in Chinese)[3] GB/T 17911—2006 耐火材料陶瓷纤维制品试验方法[S].GB/T 17911—2006 Refractory products—Methods of test for ceramic fiberproducts[S].(in Chinese)[4] GB/T 5990—2006 耐火材料导热系数试验方法(热线法)[S].GB/T 5990—2006 Refractory products—Determination of thermal conductivity—Hot-wire method[S].(in Chinese)[5] ISO/CD 834-11:2003 Fire resistance tests—Elements of building construction，assessment method of fire protection system applied to structural steel members，international organization for standardization[S].[6] RAHMANIAN I，WANG Y C.A combined experimental and numerical method for extracting temperature-dependent thermal conductivity of gypsumboards[J].Construction and Building Materials，2012，26(1):707-722.[7] de KORTE A C J，BROUWERS H J H.Calculation of thermal conductivity of gypsum plasterboards at ambient and elevated temperature[J].Fire and Materials，2010，34(2):55-75.[8] HOPKIN D J，LENNON T，EL-RIMAWI J，et al.A numerical study of gypsum plasterboard behaviour under standard and natural fire conditions[J].Fire and Materials，2012，36(2):107-126.[9] SADIQ H，WONG M B，AL-MAHAIDI R，et al.Heat transfer model for a cementitious-based insulation with moisture[J].Fire and Materials，2014，38(5):550-558.[10] KEERTHAN P，MAHENDRAN M.Numerical studies of gypsum plasterboard panels under standard fire conditions[J].Fire Safety Journal，2012，53:105-119.[11] CECS 200:2006 建筑钢结构防火技术规范[S].CECS 200:2006 Technical code for fire safety of steel structure in buildings[S].(in Chinese) [12] 韩君.钢结构防火涂料隔热性能参数测定方法研究[D].上海:同济大学，2009.HAN Jun.Measuring method of fire insulation parameters of steelstructures[D].Shanghai:Tongji University，2009.(in Chinese)[13] 韩君，李国强，楼国彪.非膨胀型防火涂料的等效热传导系数及其试验方法[J].防灾减灾工程学报，2012，32(2):191-196.HAN Jun，LI Guoqiang，LOU Guobiao.Equivalent thermal conductivity of non-expansive fireproof coating and its test method[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering，2012，32(2):191-196.(in Chinese)。

表面技术第53卷第4期原位生长的CNTs@MoS2杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能王晓明1，朱耿增1，金义杰2，贾丹2*，段海涛2，詹胜鹏2，杨田2，凃杰松2，章武林2，马利欣2（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南 250003；2.武汉材料保护研究所特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室，武汉 430030）摘要：目的设计并研制一种耐火和隔热性能突出的水性膨胀型防火涂料。

方法以碳纳米管（CNTs）、四水合钼酸铵、十六烷基溴化铵（CTAB）、硫脲为原料，通过简单的一步水热法原位生长出一种新型的CNTs@MoS2杂化物，并采用FT-IR、XRD、拉曼光谱、SEM等手段对复合杂化物进行表征。

再将CNTs@MoS2杂化物作为增效剂分散在水性膨胀型防火涂料（CNTs@MoS2/WES）中，通过大板实验和涂层、炭焦层表面分析评价了涂层的耐火和隔热性能。

结果与WES（膨胀倍率为3.90）、CNTs /WES涂层（膨胀倍率为6.04）、MoS2/WES涂层（膨胀倍率为 4.59）相比，CNTs@MoS2/WES涂层具有最高的膨胀倍率（8.88）。

CNTs@MoS2/WES涂层所涂覆的钢板在燃烧40 min后背面温度最低（133.3 ℃），这充分表明该涂层具有优异的隔热性能。

结论制备的CNTs@MoS2杂化物表现出稳定的网络交织结构，有效提高了它在涂料中的分散性能。

此外，CNTs@MoS2/WES涂层优异的耐火和隔热性能主要归因于：1）CNTs@MoS2/WES涂层及其炭焦层具有更致密和完整的表面，阻隔了热量的传递；2）CNTs的添加增强了炭焦层的致密性，抑制了膨胀过程中产生的气体泄漏，提升了涂层膨胀倍率；3）MoS2提高了膨胀层强度且促进了炭焦层的形成，减少了裂纹和孔隙的产生。

关键词：碳纳米管（CNTs）；二硫化钼（MoS2）；协同效应；耐火性能；阻燃机理中图分类号：TQ328.3 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)04-0200-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.04.019Fire Resistance and Thermal Insulation of in Situ-grown CNTs@MoS2Hybrids Enhanced Waterborne Intumescent Flame-retardant Coatings WANG Xiaoming1, ZHU Gengzeng1, JIN Yijie2, JIA Dan2*, DUAN Haitao2,ZHAN Shengpeng2, YANG Tian2, TU Jiesong2, ZHANG Wulin2, MA Lixin2(1. State Grid Shandong Electric Power Research Institute, Jinan 250003, China; 2. State Key Laboratory of Special SurfaceProtection Materials and Application Technology, Wuhan Research Institute of Materials Protection, Wuhan 430030, China)收稿日期：2023-02-25；修订日期：2023-08-24Received：2023-02-25；Revised：2023-08-24基金项目：国家电网公司总部科技项目（5500-202216111A-1-1-ZN）Fund：State Grid Corporation Headquarters Science and Technology Program (5500-202216111A-1-1-ZN)引文格式：王晓明, 朱耿增, 金义杰, 等. 原位生长的CNTs@MoS2杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能[J]. 表面技术, 2024, 53(4): 200-210.WANG Xiaoming, ZHU Gengzeng, JIN Yijie, et al. Fire Resistance and Thermal Insulation of in Situ-grown CNTs@MoS2 Hybrids Enhanced Waterborne Intumescent Flame-retardant Coatings[J]. Surface Technology, 2024, 53(4): 200-210.*通信作者（Corresponding author）第53卷第4期王晓明，等：原位生长的CNTs@MoS2杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能·201·ABSTRACT: Fire is one of the most significant issues affecting the durability of steel constructions, which not only limits their application in industrial engineering but also seriously threatens the safety of personnel present. The latest ecologically friendly and aesthetic flame-retardant technology is a intumescent flame-retardant coating made from a triple system composed of ammonium polyphosphate, pentaerythritol, and melamine (P-C-N). However, its fire resistance and protective capacity are still insufficient.To address this problem, a waterborne intumescent flame-retardant coating with outstanding fire resistance and thermal insulation properties was designed and developed. The carbon nanotubes (CNTs), hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTAB), and thiourea were used as basic materials to synthesize novel CNTs@MoS2 hybrids through a straightforward one-step hydrothermal method. The composite hybrids were characterized using FT-IR, XRD, Raman spectroscopy and SEM techniques.FT-IR spectra showed that the CNTs were compounded with MoS2, and the absorption peaks of both CNTs and MoS2 were observed on the curves of the CNTs@MoS2 hybrids. XRD spectra confirmed the diffraction peaks at 2θ=14.2°, 25.8°, 32.5°,37.4° and 57.2° for the CNTs@MoS2 hybrids, respectively. The Raman spectrum showed a higher I D/I G= 0.63 of CNTs@MoS2samples than that of CNTs (I D/I G=0.52) since the partial filling of the CNTs surface with MoS2 matrix. It was found that the hybrid of CNTs@MoS2 was composed of CNTs nanowires and molybdenum disulfide microspheres. Afterward, the synergist CNTs@MoS2 hybrid was dispersed in waterborne intumescent fireproofing coatings (CNTs@MoS2/WES), and their fire resistance and thermal insulation properties were evaluated by large-plate experiments and surface analyses of the coating and charred layers. SEM images showed that there were obvious cracks and pores on the WES, CNTs/WES and MoS2/WES coating surfaces. However, CNTs@MoS2/WES coatings displayed a smooth and dense surface, which could improve the barrier effect of the coatings. In general, the difficulty of heat transfer from the air to the substrate rose with the thickness of the expansion layer. It was confirmed that the expansion ratio of CNTs@MoS2/WES, CNTs/WES and MoS2/WES coatings were 8.88 times,6.04 times and 4.59 times, respectively, which was much higher than that of the WES coating (3.90 times), which indicated thatCNTs@MoS2 hybrids preferably promoted the fire resistance of the WES coating. In addition, CNTs@MoS2/WES coatings exhibited the lowest backside temperature (133.3 ℃) after 40 min of combustion, which confirmed their better thermal insulation properties. The morphology of the char layer of the coating was observed using the SEM technique. Results displayed that the char layer of CNTs@MoS2/WES coatings presented a more complete carbon coke layer with uniform and stable expansion structures and smaller pores, which effectively inhibited the transfer of external heat and oxygen to the steel surface.In brief, the prepared CNTs@MoS2 hybrids display a stable network hybridization structure, which effectively improves their dispersion performance in coatings. In addition, the excellent fire and thermal insulation properties of CNTs@MoS2/WES coatings are mainly attributed to 1) denser and more complete surfaces of coatings and their char layers; 2) dilution of heat and oxygen by carbon dioxide released during combustion; and 3) reduction of cracks and porosity via catalytic carbonation of MoS2.KEY WORDS: carbon nanotubes (CNTs); molybdenum disulfide (MoS2); synergistic effect; fire resistance; flame-retardant mechanism钢结构因其强度高、抵抗变形能力强、可重复使用等优点而逐渐成为工业、工程的重要组成部分[1-3]。

膨胀阻燃体系概述陈晓平;张胜;杨伟强;崔正;陈小随【摘要】综述了膨胀型阻燃剂的研究状况及其组成和阻燃机理;指出了在膨胀阻燃聚烯烃中出现的问题,提出了一些改进的方法;同时详细介绍了膨胀型阻燃剂用协效剂;对物理膨胀型阻燃剂的特点进行了综述,并与化学膨胀型阻燃剂进行了比较;最后展望了膨胀型阻燃剂的发展趋势,多功能、环保和三位一体的膨胀型阻燃剂是未来的发展方向.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2010(024)010【总页数】8页(P1-8)【关键词】膨胀型阻燃剂;聚烯烃;阻燃机理;协同作用;协效剂【作者】陈晓平;张胜;杨伟强;崔正;陈小随【作者单位】北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京,100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京,100029;北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京,100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京,100029;北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京,100029;北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京,100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京,100029;北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京,100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京,100029;北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京,100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】TQ325.1聚烯烃是一种质轻、无毒、具有较好的力学性能、优良的电绝缘性和耐化学腐蚀性能的热塑性塑料。

但聚烯烃的氧指数仅为17%左右,属易燃材料,高温受热时降解成低相对分子质量物质,极易传播火焰,引发火灾。

我国仅由于电线电缆引起的火灾损失,每年达50多亿元人民币,这就使聚烯烃在许多领域的应用受到限制[1]。

膨胀型防火涂料的膨胀倍数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述膨胀型防火涂料是一种具有膨胀特性的涂料，主要用于建筑物、船舶、桥梁等防火阻燃的需要。

膨胀型防火涂料在受到高温火焰或热辐射时，能够迅速膨胀形成一层密封的保护层，有效隔离火灾并延长燃烧时间。

这种涂料具有良好的防火性能，能够为人们的生命安全和财产安全提供重要保障。

膨胀型防火涂料的膨胀倍数是指涂料在被加热时体积倍增的程度。

通过选择合适的膨胀倍数，可以在火灾发生时扩展到足够厚度，保护基底材料不受到高温的直接侵害，以防止火势进一步扩散。

因此，膨胀型防火涂料的膨胀倍数是评估其防火性能和可靠性的重要指标。

本文将分析膨胀型防火涂料的膨胀倍数的影响因素，并探讨如何选择合适的膨胀型防火涂料。

最后，还将展望膨胀型防火涂料未来的发展趋势，为相关领域的工作者提供参考和指导。

1.2文章结构文章结构的部分，我们将介绍本文的组织结构和主要内容，以便读者更好地理解和阅读整篇文章。

本文总共分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，我们将对膨胀型防火涂料进行概述，介绍其基本特点和应用背景。

同时，我们将给出文章的目的，即研究膨胀型防火涂料的膨胀倍数的影响因素以及选择合适的膨胀型防火涂料的方法。

最后，我们将用一小段总结引言部分，为后续内容的展开做好衔接。

在正文部分，我们将详细探讨膨胀型防火涂料的相关知识。

首先，我们将介绍什么是膨胀型防火涂料，包括其定义和基本原理。

接着，我们将探讨膨胀型防火涂料的应用领域，并列举实际案例来说明其重要性和有效性。

此外，我们将重点研究膨胀型防火涂料的膨胀倍数的影响因素，包括材料的成分、涂料厚度和施工工艺等。

我们将结合相关研究和实验数据，分析这些因素对膨胀倍数的影响程度，并给出一些实用的建议。

最后，在结论部分，我们将总结膨胀型防火涂料的膨胀倍数的重要性，强调选择合适的膨胀型防火涂料的必要性。

我们将深入分析影响膨胀倍数的因素，并给出具体的选择方法和标准。

第51卷第4期2020年4月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.4Apr.2020滑石粉在膨胀型透明防火涂料中的协效阻燃和抑烟作用徐志胜，谢晓江，颜龙，周寰(中南大学防灾科学与安全技术研究所，湖南长沙，410075)摘要：为了提高透明防火涂料的阻燃和抑烟性能，将滑石粉(talc)与柔性磷酸酯(PPB)反应制备一系列新型磷酸酯接枝滑石粉阻燃剂(TPPBs)，再将其与甲醚化三聚氰胺甲醛树脂(MF)复配制备透明防火涂料，并对涂层的防火性能、热稳定性、生烟特性及炭层结构进行表征。

研究结果表明：滑石粉均匀分布在基材树脂中能使涂层保持较高的透明性，并有效增强防火涂料的热稳定性、阻燃和抑烟性能；PPB 与talc 以质量比95׃5复配所制备的涂层表现出最优异的阻燃和抑烟性能，其火焰传播比值和烟密度等级最低，分别为3.1和6.2%；滑石粉的加入能增强磷酸酯的交联反应，形成更多富含磷交联结构和芳香结构以提高涂层的热稳定性和成炭量，并生成更加致密和稳定的膨胀炭层，达到较好的协效阻燃和抑烟效果。

关键词：膨胀型透明防火涂料；滑石粉；阻燃性能；抑烟性能；协效作用中图分类号：X937文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）04-0912-10Synergistic effect of talc on flame retardancy and smoke suppression properties of transparent intumescent fire-retardantcoatingsXU Zhisheng,XIE Xiaojiang,YAN Long,ZHOU Huan(Institute of Disaster Prevention Science and Safety Technology,Central South University,Changsha 410075,China)Abstract:In order to improve the flame retardancy and smoke suppression properties of transparent intumescent fire-retardant coatings,a series of polyphosphate-modified talc(TPPBs)were synthesized by the reaction of flexible polyphosphate flame retardant(PPB)and different contents of talc.Then,the obtained TPPBs were mixed with melamine formaldehyde resin(MF)to prepare transparent intumescent fire-retardant coatings.The flame retardancy,thermal stability,smoke suppression properties and char structures of the coatings were intensively investigated.The results show that the uniform dispersion of talc can achieve a high level of transparency in the coatings,and greatly enhance the thermal stability,flame retardancy and smoke suppression properties of the coatings.When the mass ratio of PPB and talc is 95׃5,the obtained MTPPB3coating exhibits the best flameDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.04.006收稿日期：2019−09−26；修回日期：2019−12−14基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51676210，51906261)；湖南省自然科学基金资助项目(2018JJ3668)；中南大学研究生自由探索创新项目(506021714)(Projects(51676210,51906261)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2018JJ3668)supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province;Project (506021714)supported by the Graduate Research and Innovation Program of Central South University)通信作者：颜龙，博士，副教授，硕士生导师，从事防火阻燃研究；E-mail ：****************第4期徐志胜，等：滑石粉在膨胀型透明防火涂料中的协效阻燃和抑烟作用retardancy and smoke suppression properties among the samples,presenting the lowest flame spread rating of3.1 and smoke density rating of6.2%.The addition of talc can promote to form more phosphorus-rich crosslinking structures and aromatic structures in the condensed phase that produce a more compact and thermally stable char layer against the fire,thus exhibiting excellent synergistic flame-retardant and smoke suppression effects.Key words:transparent intumescent fire-retardant coatings;talc;flame retardancy;smoke suppression;synergistic effect膨胀型透明防火涂料因其具有优异的防火隔热性能以及良好的装饰性能被广泛用于古建筑、现代建筑、文物保护及高档家具等领域的防火保护[1−3]。