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摘要:新型高效膨胀型防火涂料是防火涂料研究领域的前沿课题之一。而由于与大型实验结果相关性好等优点,锥形量热仪现已成为火灾科学中具代表性的测试方法。本文利用标准集团(香港)有限公司供应的 VTEC 锥形量热仪,介绍了锥形量热仪在新型膨胀型防火涂料阻燃应用中的研究机理,并简要的描述了实验过程,介绍了设备参数、使用范围等信息,可以为科研单位、检测机构和纺织企业评价产品的防火性能提供参考。
关键词:膨胀型防火涂料;阻燃;锥形量热仪;cone;
1、意义
磷酸盐、三聚氰胺、季戊四醇组成的膨胀复合体系是防火涂料常使用的阻燃体系。但该体系对涂料阻燃处理存在用量较大,影响涂料的理化性能,热稳定性较差,水溶性好,耐老化性能差,对基材产生腐蚀作用等不足。因此,开发具有优良防火性能和理化性能的新型高效膨胀型防火涂料是防火涂料研究领域的前沿课题之一。研究表明,可膨胀石墨(EG)在高温下体积可膨胀数百倍,且膨胀产物有极佳的抗氧化性和耐高温性,因而可作为膨胀体系的协同增效剂制备无卤、低烟、低毒、理化性能及防火性能更佳的新型膨胀防火涂料。目前对防火涂料的研究,常采用在 N2 气氛条件下,用热失重(TGA)技术研究防火涂料的热降解(热降解行为是研究涂料阻燃和抑烟的关键),然而这种方法与实际条件相差很大,不能反映防火涂料及被保护材料在实际火灾中的燃烧行为,实际火灾有氧气存在且受热升温速度很快。
锥形量热仪的实验条件是在空气和一定的热辐照功率下进行的锥形量热仪(CONE)是以氧消耗原理为基础的新一代聚合物材料燃烧测定仪,受燃料类型和是否发生完全燃烧影响很小。只要能精确地测定出材料在燃烧时消耗的氧量就可以获得准确的释热速率(HRR)、总释放热(THR)、有效燃烧热(EHC)、点燃时间(TTI)、烟及毒性参数、质量变化参数(MIR)等。由于与大型实验结果相关性好等优点,现已成为火灾科学中具代表性的测试方法。
2、试验样品
将膨胀型防火涂料和增加可膨胀石墨协效的可膨胀石墨防火涂料分别均匀的涂在 10cm×10cm×0.3cm 的五合板上表面,涂覆量 200g/m2,制成试样。
3、试验设备
美国 VTEC 锥形量热仪(标准集团(香港)有限公司供应)
4、 标准与方法
采用美国 VTEC 锥形量热仪按照 ISO5660 标准进行实验。 将水平放置的样品用不锈钢丝网保护,以避免样品的翘曲和膨胀。 在 20kW/m2(约 625℃)热辐照功率下对样品进行实验,每个样品进行 2~3 次平行实验,实验数据由锥形量热仪的专用软件进行数据分析和处理。
5、 研究方法
利用锥形量热仪,采用 20kW/m2 热辐照条件,评价可膨胀石墨防火涂料的阻燃性;研究和评价烟及毒气体释放;研究防火涂料的阻燃机理。
6、试验结果
从实验结果中的总热释放率、 有效燃烧热、 失重率,点燃时间等数据分析材料的阻燃性能,从比消光面积、二氧化碳、一氧化碳的释放速率等研究材料火灾放生时的烟毒性,从质量损失与时间的关系中分析材料的裂解和阻燃机理。
7、结论
膨胀型防火涂料的阻燃性能研究是防火涂料研究的重要领域,本文介绍了采用标准集团(香港)有限公司供应的锥形量热仪研究新型可膨胀石墨防火涂料阻燃性能的研究方法。通过试验表明,CONE 由于具有与大型试验相关性好的优点,用于研究和评价防火涂料具有明显的优势。 同时该设备具有使用范围广、操作简单、测试精度高、实验结果重复性好等优点。
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