随着国民经济和城巾建设的飞速发展，各类防火玻璃得到了广泛的s用。防火玻璃有多种类 型，其中，防火夹层玻璃是目前国内较为常见的产品1,它的防火性能直接受到防火胶体夹层质量 的影响，因此选择较好的防火胶体是提产品质量的关键。膨胀型阻燃剂在防火建筑涂料中已得到 较为广泛的S用它在防火过秆中寸形成膨胀阻燃层，隔绝火焰对被涂SW料的侵袭。本文选 用透明膨胀型阻燃剂应用在防火胶体材料屮，试阁获得较好的防火效果。

 

1实验部分

 

1.1防火胶体主体材料的选择

 

为保证阻燃剂能够与胶体均匀混合并形成透明材料，胶体主体材料采用水溶性的聚丙烯酰胺。 以丙烯酰胺为皎凝剂、亚甲基双丙烯酰咹为交联剂、过硫酸铵为引发剂。闪烯酰胺溶液中加人阻燃 剂后，灌人双层玻璃框架内，在20~40°C条件下聚合形成防火胶体。

 

1.2阻燃剂的选择

 

阻燃剂须保证能溶A内烯酰胺溶液并形成透明均匀胶体，同时又须具有较好的防火效果。阻燃 剂由脱水成炭催化剂。炭化剂和发泡剂；？部分组成。常用的脱水成炭催化剂冇磷赅钱、磷酸氧二铵， 磷酸二氧铵和聚磷酸铵等。坺化剂有季戊四醇、搪、淀粉。纤维素等：发泡剂有脲。二聚氰胺-六次甲 基四胺等。笮荇通过大量试验，确记采川能较多溶人聚丙烯酰胺胶体并保持透明状态的磷酸-.a铵 力催化利；选用与磷酸二s铵相匹配的脲为发泡洲；能形成透明胶体的季戊四醇为炭化剤 1.3性能测试

 

将防火晈体S于电炉中加热，使其膨胀炭化。通过测定炭化M吸水It来汁算其表面幵气孔 通过flf水il计箅炭化层内部闭气孔M及胶体膨化中。

 

将厚度为5 mm的防火胶体置f双层3 m m厚的玻璃框架中，参照S知;《壤玻璃构件耐火试验 方法》<测试胶体的耐火时间，并通过观察玻璃框架碎裂情况米判断防火胶体的防火性能。

 

2实验结果和讨论

 

2.1阻燃剂含量的确定

 

确定阻燃剂在防火胶体中的含量时，应在保证胶体均匀透明的前提下尽1加人足够ft的阻燃 剂。在阻燃剂3组分屮。炭化剂季戊四醇在水及胶体中的溶解度较小，所以此时it先应确定季戍四 醇含t.实验发现，当季戊四醇在胶体屮的含量超过】|)% (质M分数，本文中的含M芳均办质*分 数)时。防火胶体在凝胶过程中将出现析晶现象。闪此。季戊四醇在胶体中的含S应控制&以

 

内■以保证胶体的均ij透明。

 

睨水成炭催化剂磷酸二S铵和发泡剂豚在胶体中的溶解度较大，可分别达到35%和25%.因 此在确定其含S?时，主要考虑的是它们对防火件能的影响。

 

2.2阻燃剂配比对胶体膨化性能的影响

 

在胶体中加入不同量的发泡剂脲，考察防火胶体在受热过程中的膨化率及失里率，所得结果如 图1所示。由图n丨见，随着脲含量的增加，胶体的膨化率tT丨明全含量为12.5%寸达到虽高值 &即随脲含镫的增加而下降。这主要足因为在燃烧过程屮。季IK四醇在脱水成炭催化剂磷酸一氢按 的作用下会脱水形成4、易燃的-:维炭质M结构。呢则会产牛大B的不燃性气体。充A在二维炭丨！ES 结构中使其嘭化，当发泡剂含量增加时，炭职层中的闭气孔量迅速增加；表面开气孔黾在仞期略有 上升(说明发泡剂的作用丌始明显h而后则略有下降。这寸能是因为此时-:维炭质S迅速膨化成大 量完整的WH孔的缘故。炭化剂及发泡剂这两者综合作用的结果导致了胶体的膨化韦迅迚增加。但 当发泡剂过S时，H量的气体会使包裹气体的炭质丨^人》破裂。此时闭气孔。欧迅速下降，并导致表 ?卄气孔t又有所上升。而胶体总的膨化率则快速下降。说明股体中发泡剂的含母必须柠制在合适 的范ffl内。

 

另外，由图1还B丨知。发泡剂食M增加至s%左fi时，胶体的失重率增加迅速，说明此寸胶体中 聚合物的炭化趋于完全；当发泡剂含量继续增加时。胶体的失1宇则下降明显，说明过虽的发泡剂 并不有利于聚合物的炭化。

 

改变胶体中脱水成炭催化剂磷酸二a铵的含t对胶体膨化率及失重率的影响如图2所示。由 图2 n] HL,随着催化剂含最的增加，胶体内闭气孔量和表面开气孔量均呈上升趋势。许导致胶体膨 化率迅速上J| ,此时胶体的火重率也迅速上升，说明催化剂的增加对促使聚合物胶体脱水。形成多 孔的二维炭质II结构是有利的。但气磷酸二氢铵过量时，胶体内闭气孔S则迅速下降，表面开气孔 量也宇缓慢下降趋势，与此同时，胶体膨化率及胶体的失重率也随之明显下降■这可能是由f过s 的催化剂会导致生成较致密的炭化M.从而影响了胶体的进-步炭化和膨化1 2.3阻燃剂含量对胶体膨化性能的影响

 

在防火晈体屮增加阻燃剂的含量，冇利千提卨晈体的膨化S度。由图3 P]■见，随限燃剂含量

 

的增加，胶体的总体膨化率明显上升。当胶体中不含阻燃剂时，胶体在加热过程中被大量地氧化并 挥发。仅残留少最的胶态有机物质，此时胶体的失重宇很高；当阻燃剂含量少量增加时，胶体的失重 率迅速减小。说明胶体的炭化程度增加，挥发成分减少，而胶体中表面开气孔量的增加速度高于内 部闭气孔量的增加速度，则说明此时胶体的维炭化层发ff尚不完善；当阻燃剂含量继续增加时， 内部闭气孔*迅速增加，而表面开气孔量则呈下降趋势，说明胶体的三维炭化层发育日趋完善；大

 

图1睬含量对胶体嘭化率及头重中的影响

 

600 -

 

f 500 - c

 

e 4〇〇 -

 

I 200 .

 

_:

 

0 — 10

 

图2磷酸二氢铵含量对胶体膨化率及失t率的影响

 

Fig. 2 Influtrict: of dihydroaramoniym phosphate comenl on the expansSion ratio and raa^ losy of colloid L —-Caused byopen [xjre: 2Caused by inner doe pore; 3Tntnl expansion raiio of a-illonj

 

田3阻燃剂含t对胶体膨化率及失重申?的影响

 

Fig. 3 Influence of fire retardant content on die expansion ratio and mass loss of colloid 一Caused by Mirtrire r；pen fKirc; 2Caused by inner CIONS p<jre; 3「mal expansion ratbuf <'di〇ul

 

2.4阻燃剂対胶体防火性能的影响

 

根据上述实验结果，将阻燃剂3组分按-定配比加人到聚丙烯酰胺胶体中，考察其对含防火胶 体夹层玻璃防火性能的影响，结果如表1所承。

 

表1 fi?!剂含*对央层玻璃防火性能的彰响 lable 1 Influence af fire retardant contenii on th? fireproof performance of triplex glass

 

ReiardanfFiteprexif durabilily/rrunlirp^kitlg temperature of bark-fire glas.s/('

 

U23781

 

?ytm

 

ID4]878

 

1534卯5

 

2330Unbmkcn

 

25知I Inbrokv-Ti

 

27}\Unbrokeji

 

29>2Lnbruken

 

队表中可以看出，随着阻燃剂含ft的适量增加。胶体的防火性能得到改善，耐火极限由原先的 23 mm延长到41 mm;丨H过量加入附燃剂却反而使胶体的耐火极限变左，其原因可能是因为在防 火性能测定过程中，防火胶体被局限在玻璃框架范围内，胶体的膨化程度受到限制所致。因此过量 地加人膨化阻燃剂反而会导致胶体的炭化程度明敁降低。进而导致其防火性能的下降。从玻璃框架 中背火面玻璃的碎裂温度来看，阻燃剂的增加则明显改善了玻璃的抗碎裂性能，A其是在阻燃剂含 1较高时。背火面玻璃在耐火极限内均未碎裂，这说明阻燃剂的加入能冇助于膨化过程中背火面玻 璃的均匀受热，可降低玻璃的碎裂几率。由此可知，在研究阻燃刑对胶体防火性能的影响时，S综合 考虑它对胶体耐火极限和玻璃抗碎裂性能这2方面的影响-

 

3结论

 

在聚丙烯酰胺胶体中加人阻燃剂，可以使胶体在受热过程中迅速炭化并膨化，从而阻a火焰的 侵袭。阻燃剂的加人有利于提高胶体的膨化性能、炭化程度和防火性能;较多的阻燃剂有利于提高 玻璃框架中背火面玻璃的抗碎裂性能，丨H.却会使胶体的耐火极限下降。因此在研究胶体的防火性能 时。S综合考虑胶体耐火极限和玻璃抗碎裂性能这2方面的影响。

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