試析水性超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研制

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1、北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文水性超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研制姓名:劉學(xué)軍申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):化學(xué)工程指導(dǎo)教師:郭奮20050525北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文水性超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研制摘要鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于歌劇院、體育場館、高層建筑等。但是鋼材的臨界溫度在540℃左右,如果發(fā)生火災(zāi),只要十幾分鐘就上升到臨界溫度,使建筑物的承載能力大幅下降而導(dǎo)致垮塌,造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在遇到火焰或高溫?zé)嵩磿r,酸化劑分解產(chǎn)物與炭化劑發(fā)生酯化反應(yīng)生成磷酸酯,涂料體系在此過程中軟化熔融,在氣化劑分解出的氣體作用下體系膨脹

2、開來,磷酸酯進一步脫水并交聯(lián)固化,形成一層低導(dǎo)熱系數(shù)的多孔炭質(zhì)層,起到絕熱作用,延緩鋼結(jié)構(gòu)的溫升,從而達(dá)到保護建筑物的目的。本課題主要研究鋼結(jié)構(gòu)的防火協(xié)同作用機理和各組分對涂料防火性能的影響規(guī)律,將可膨脹石墨應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中,利用可膨脹石墨膨脹后成蠕蟲狀穿插于膨脹炭質(zhì)層中,來增強炭質(zhì)層的強度,延長鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限,最后開發(fā)出一種水性超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料,能夠達(dá)到2個小時的耐火極限,既滿足環(huán)保要求又能節(jié)約施工成本。最后,本文建立了膨脹炭質(zhì)層的簡化絕熱模型,從理論上推導(dǎo)了炭質(zhì)層的膨脹高度、導(dǎo)熱系數(shù)、燃燒時間等對耐火

3、極限的影響規(guī)律。本防火涂料以水為溶劑,根據(jù)不同的固含量開發(fā)了不同的制備工藝,為下一步工業(yè)化制備做好了準(zhǔn)備。關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu),防火涂料,耐火極限,膨脹炭質(zhì)層,模型北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文THESTUDYANDPREPARATIoNoFTHE、7I,ATERBASEDFIRE.RETARDANTCoATINGSFoRSTRUCTURALSTEEI州oRKSABSTRACTThestructuralsteelworksareextensivelyusedinoperahouses,gymnasiums,highbuildings

4、andSOon.Incaseoffiresuchmaterialsdistortandleadtothecollapseofbuildingstructureswhenthetemperatureofthesteelexceedsthecriticaltemperature(about540。C).Whenheated,theacidsourcesdecomposetoyieldthedehydratingagent,whichreactwiththecarbonaceouschar-formingagentstofor

5、manester.Theesterbeginstodehydrateandcross—linktocharsimultaneouslywiththeevolutionofgasfromtheblowingagent.Intheend,fireretardantcoatingsformanexpandablemulti—cellarcharredprotectivelayer,whichlimitstheheattransferfromtheheatsourcestothesubstratesandthemasstrans

6、ferfromthesubstratestotheheatsources.Asaresult,firemenwillhavemoretimetoputoutthefire.Thispaperstudiedthefireproofingmechanismsofthefireretardant北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文coatingsandtheimpactionsbyuseofadditives,suchastheacidagents,thecarbonaceouschar-formingagents,blowingagen

7、tsandSOon.Theapplicationofexpandablegraphite(EG)wasstudiedtoo.TheEGinsertedintothecellarcharlayerwitha‘worm—like’structureafteritwasexpanded.ThepresenceofEGinmixturewithcoatingsbroughtanimprovementinfireproofingtimeandthestrengthandstabilizationofcellarcharwereen

8、hancedaswell.Theproofingtimeriseto2hoursbyuseofthiskindoffireretardantcoating.Atlast,amodelofheattransferfromfiretosteelwasproposedbystudyingoftheheatinsulatio

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