一种环保水性发光防火涂料的研究.docx
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1、一种环保水性发光防火涂料的研究刘惠平,朱鹏,刘章蕊,周波(上海应用技术学院 城市建设与安全工程学院,上海)摘要:以甲基丙烯酸甲酯()、丙烯酸丁酯()和甲基丙烯酸()为单体,采用梯度乳液聚合法制备了水性丙烯酸酯乳液,并以聚磷酸铵()季戊四醇()三聚氰胺()为协同阻燃体系,以长余辉发光材料为储能发光物质,制备了一种环保水性发光防火涂料。 结果表明,乳液合成配方中的 不 同 单 体 配 比 对 合 成 乳 液 的 成 膜 性 能 有 很 大 影 响。: : 时,配制的涂料具有较好的防火阻燃性能;向防火涂料中引入长余辉发光粉后,所得产品 耐酒精喷灯燃烧时间可达,防火等级为一级,且具有一定的光致发光功能
2、。关键词: 梯度乳液聚合;水性丙烯酸酯乳液;光致发光;防火涂料中图分类号:文献标志码: ,(,):(),() (), ()()() ; : : ;, ,; , :;收稿日期:基金项目:上海应用技术学院引进人才科研启动基金项目(,);上海市重点学科建设项目();上海 应用技术学院安 全 技 术 及 工 程 重 点 学 科 建 设 项 目 ();上 海 应 用 技 术 学 院 高 层 建 筑 的 防 火 平 台 项 目()作者简介:刘惠平(),男,讲师,博士,主要研究方向为灭火剂、多功能防火涂料和新型阻燃材料刘惠平,等:一种环保水性发光防火涂料的研究第 期防火涂料是指涂敷于建筑物及构筑物表面以降低
3、被涂材料的可燃性、阻滞火灾迅速蔓延、提高 被涂材料耐火极限的一种特种涂料。 根据使用溶 剂的不同,防火涂料 可分为溶剂型防火涂料 和水 性防火涂料。 溶剂型防火涂料涂 膜质量较好,具 有优异的耐候性及耐化学性、高光泽和耐磨性,但 其价格高、制备和使用过程中大量的溶剂挥发对 人体和环境均有害。 水 性 防 火 涂 料 则 克 服 了 溶剂型防火涂料的 缺点,有利于环保和施工人员 的健康与安全,在国内外涂料领域中越来越受重 视,已成为防火涂料发展的一个重要方向。 如 今,在水性涂料基础上发展起来的水性蓄能发光 涂料以其安全环保、吸光发光、节能无耗、循环长 效而倍受欢迎,其涂膜在太阳光或灯光的照射下
4、, 能将光能吸收并贮存起来,在黑暗处,又将贮存的 能量以光能的形式缓慢地释放出来。 虽然其余辉 亮度随时间的延长而递减,但在一定条件下其可 视亮度能持续十多个小时,且无放射性物质,并具 有低(或 零) 排 放 量。 该 涂 料 可 广 泛 应 用于建筑物、人造景观、安全通道标志、特殊领域 发光 标 志、文 化 艺 术 品 的 涂 饰、交 通 及 军 事 设 施 等,既有装饰美化功能又有安全警示作用,还有低 度照明作用,既美化环境、方便生活,又节省电能, 且无能耗。虽然目前国内外对水性防火涂料和水性储能 发光涂料有一定的研究,但将涂料的防火 阻燃性 能和发光性能同时进行的研究还鲜见报道。 本文
5、以自制的水性乳液为成膜物质,研制了一种具有 光致发光功能的新型发光防火涂料,该涂料既具 有较好的防火性能,又具有一定的光致发光功能, 使用前景十分广阔。表乳液合成配方编号单体的预乳化乳化液 乳 化 液 核单体(功能性单体)将和溶于蒸馏水,充分乳化后分成份 乳 化 液 壳单体(功能性单体) 乳 化 液 (引发剂)乳液合成步骤为:()先将乳化剂、表面活性剂和水在机械搅拌状态 下 搅 拌 至 充 分 乳 化,分成 份,然后将单体在搅拌条件下滴加到 份乳化液中,继续搅拌乳化,得到单体预乳化 液 。 单体乳化 液 以 相 同 步 骤 制 备。 ()在 装有温度计、加热控温仪、恒压滴液漏斗、搅拌器、 冷凝
6、管的 四口烧瓶中于高速搅拌状态下()依次加入剩余 份含有 缓冲剂的 乳化液 、 核单体预乳化液 和 引发剂 水溶液 ,此过程温度控制在 。 混合均匀 后,将转速调到中速(),然后升温至 左右使之聚合。 当出现蓝色荧光(意味着种子 的产生)后,用两个滴液漏斗分别同步、缓慢滴加 剩余的核单体预乳化液 及 引 发 剂 水 溶 液 ,滴加完毕后 升 温 到 ,继 续 反 应 , 得到种子乳液。()向上述所得种子乳液中同时 缓慢滴加壳单体预乳化液 及 剩 余 引 发 剂水溶液 (控温在 ),滴加完毕后升温至 继续反应;()反应结束,降温至 以下, 测乳液的,并用氨水调节 至,过滤,得 到丙烯酸酯乳液。实
7、验部分防火涂料的配制将脱水催化剂、炭 化 剂、发 泡 剂、填 料、助 剂、 水及合成的乳液按一定比例混合制备得到相应的 水性防火涂料,再引入发光材料即可配制得到水 性发光防火涂料。实验试剂甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 (),丙 烯 酸 丁 酯(),甲基丙烯酸(),苯 乙 烯(),十 二 烷 基硫 酸 钠 (),非 离 子 型 乳 化 剂 ,过 硫 酸钾(),异丙醇,聚磷酸铵(),三 聚 氰 胺(),季戊四醇(),钛 白 粉,氧 化 锌,市 售发光粉。涂料试板的制作采用一级松木五层胶合板(长 宽 厚, (),将涂料分三次涂 刷在试板上(涂 料 总 量 达 ,涂 层 厚 度 为 ),室温干燥,得到防
8、火涂料 试板,待测。乳液的合成采用梯度乳液聚合法制备 具 有 核壳 结 构 的 水性丙烯酸酯乳液,实验配方见表。上海应用技术学院学报(自然科学版)第 卷的关键问题。 本 文 以 和 为 主 要 单 体, 和 为功能性单体,在单体总用量相同的 条件下,用不同种类及不同比例的单体为核(壳) 单体合成水性丙烯酸酯乳液,所得结果列于表。 由表 结果可见,核(壳)单体及功能性单体的 选 择对合成乳液的成膜性能有较大的影响。 以 (硬单体)为壳单体,(软单体)为核 单体,合成的乳液具有良好的成膜性能,所成的膜 具有一定的 硬 度,但 黏 性 不 强。 反 之,若 以 (硬单体)为核单体,(软单体)为壳 单
9、体,合成乳液也具有良好的成膜性能,所成的膜 黏性较强,但 硬 度 较 差。 当 在 (壳 单 体)(核单体)体系中添加 作 为核单体时,在乳液的合成过程中得不到种子乳 液,最终也不能合成丙烯酸酯乳液,所得的混合物 静置后 产 生 大 量 的 沉 淀。 在(壳单体) (核单体)体 系 中 添 加 作 为 功能性单体时,最后能合成得到乳白偏蓝相的乳液, 但该乳液成膜很硬,且易开裂。 而在(壳 单体) (核 单 体 )体 系 中 添 加 作 为 功 能 性 单 体 时,能 合 成 乳 白 偏 蓝 相 的 乳液,该乳液成膜性能良好,在玻璃片上所成的膜 光滑平整,具有一定的黏性和硬度。防火性能测试小室燃
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