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1、试验原材料及试验方法1.I弓I言介绍了试验所需各种材料的性能指标以及所采用的试验方法。1.2原材料此配方由粘结材料、耐火隔热材料和阻燃剂三个部分组成。1.2.1 粘结材料涂料中粘结材料由碱矿渣水泥、可再分散乳胶粉和聚乙烯醇(PVA)组成。碱矿渣水泥：为主要粘结材料，由碱组分和矿渣组成，其中碱组分包括氢氧化钠和硫酸钠。氢氧化钠由北京康普汇维科技有限公司生产，为颗粒状，纯度为99%,表观如图2-1(a)所示；硫酸钠采用上海埃彼化学试剂有限公司生产的无水硫酸钠,为颗粒状，纯度为99%,表观如图2-1(b)所示。矿渣来自福州泰宁混凝土厂，具体成分指标见表2-1和表22。(a)氢氧化钠(b)无水硫酸钠图
2、2-1氢氧化钠和无水硫酸钠实物图表2-1矿渣各组分含量()成分SiOzAI2O3Fe2O3CaOMgOSO3TiOaNa2O烧失量含量32.8513.010.2937.4410.781.912.150.320.2注：样品在105下干燥2小时后进行检测，烧失温度为950。表2-2矿渣各项技术指标碱度系数(MO)质量系数(KK)活性系数(Ma)1.0511.4030.39可再分散乳胶粉：可再分乳胶粉主要作为辅助黏结材料，对涂料的粘结强度、致密性、耐水性和可塑性等均有提高。试验中所采用的可再分乳胶粉为英国康凯尔公司生产，型号ConCareLA4500,其表观如图22(a)所示，其主要理化性能指标见表
3、2-3o聚乙烯醇(PVA)：聚乙烯醇(PVA)是以天然气乙快法生产的乙酸乙烯酯为原材料，用甲醇作为溶剂进行聚合，通过先进的低碱醇解工艺制得聚乙烯醇，再经过破碎、压榨、干燥、粉碎，进而筛选出的一种水溶性环保型高分子聚合物，可有效地增加涂料的粘着力、流动性及减缓涂料表面干燥时间，改善涂料成膜性能，防止涂层的龟裂，提高施工性。试验中所采用的聚乙烯醇为福州四方化工有限公司的粉末聚乙烯醇，型号为：1788/25,白色粉末状，无臭、无味，细度为160目，如图2-2(b)所示。表2-3可再分散乳胶粉理化性能固含量()比重(mlg)灰分(%)玻璃化温度()粒径(目)粘度(cps)9917.41102-4125
4、IOs(1%)(a)可再分散乳胶粉(b)粉末聚乙烯醉图22可再分散乳胶粉和粉末聚乙烯醇实物图1.2.2隔热耐火材料隔热耐火材料主要是以无机填料为主，由于其一般难燃且导热系数较小，可以在火灾发生时减缓热量传递到隧道衬砌，起到保护隧道衬砌的作用。与此同时，无机填料一般具备较大的比热容，在火灾发生涂料受热时能起到很好的吸热、蓄热的作用，使得涂料内其他阻燃剂等成分不易达到分解温度，从而提高涂料耐火能力。膨胀蛭石：一般为褐红色，主要成分包括二氧化硅、氧化铝、氧化镁等难燃物。其导热率小，最高使用温度可达1100C,在高温环境下膨胀蛭石体积膨胀会迅速膨胀，最高可达20倍，因此其具备良好的保温隔热性能。试验中
5、采用膨胀蛭石为福州友程耐火材料有限公司产品，粒径小于2mm,容重：530kgm3,如图2-3(a)所示。膨胀珍珠岩：一般为白色，主要成分是二氧化硅、氢氧化铝。导热率小，在受热温度达1300C时，体积可膨胀至原来的430倍，具有质轻、绝热、无毒、吸声、无味、不燃等特点，具备良好的保温隔热性能。试验中采用的膨胀珍珠岩为福州友程耐火材料有限公司的产品，粒径约为3mm,容重：83kgm3,如图23(b)所示。空心漂珠：空心漂珠又称玻化微珠，主要成分为二氧化硅，具备优良的特性：除了微小、空心、耐高温和电绝缘优良的特性外，还耐腐、无毒。试验采用的空心漂珠为河南信阳天梯矿业开发总公司产品，粒径小于0.9mm
6、,容重为338kg?,常温导热系数为O.O35W(mK),耐火度可高达1360C,如图2-3(c)所示。海泡石：海泡石一般呈白色，无光泽，吸水性较好，吸水后变得具有柔性，干燥后又会变硬。常可作为防火涂料的增强材料，因为它收缩率小、具备良好的可塑性和热稳定性，因此可作为耐高温填料，而且在涂料中可以减少涂料固化过程中体积收缩。试验中采用的海泡石为南阳市卧龙区磊宝海泡石加工有限公司产品，容重:652kgm3,耐高温性可达1700C,如图2-3(d)所示。(a)膨胀蛭石(b)膨胀珍珠岩(c)空心漂珠(d)海泡石图2-3隔热耐火材料实物图1.2.3阻燃剂镁一铝无机阻燃体系是比较常用的阻燃剂，其由氢氧化镁
7、和氢氧化铝组成。在高温下，镁一铝无机阻燃体系中的氢氧化镁和氢氧化铝分阶段反应吸热，并生成稳定的无机耐火材料。一方面，氢氧化镁和氢氧化铝在高温下脱水，吸收一部分热量,而脱出的水分不仅能够在高温下进一步蒸发吸收热量，降低体系温度，而且生成的大量水蒸气可以有效抑制烟气的产生，同时也能稀释空气中的可燃性气体。另一方面，反应生成的Ab3Mgo在高温下很稳定，是无机耐火材料，可以起到阻燃隔热作用；此外，反应生成的AbCh层，具有较大的表面积，能够有效吸附可燃气体和燃烧物，抑制燃烧。考虑到成本问题及在涂料耐火过程中分阶段工作，常将二者配合使用，研究表明】：氢氧化铝：在230C开始吸热分解生成水和氧化铝，27
8、0左右分解达到顶峰，在600C左右分解结束，只留下氧化铝和少量杂质。反应式如式（2-1）所示。Ai（OH）3Al2O3+H2O（2-1）氢氧化镁：在340C开始吸热分解生成水和氧化镁，在430分解达到顶峰，500C左右时分解结束，剩余物质为氧化镁和少量杂质。反应式如式（22）所示。Mg（OH）2吸热Mg。+H1O（2.2）试验中采用的氢氧化铝和氢氧化镁均为合肥中科阻燃新材料有限公司产品。氢氧化铝主要参数指标如表2-4所示，氢氧化镁主要参数指标如表2-5所示。表2-4氢氧化铝主要技术指标项目名称技术指标项目名称技术指标Al(OH)370%吸热温度230灼烧减量340.5%平均粒径15mSi2含量0.05%表面颜色白色粉末Fe2O3含量63%吸热温度320灼烧减量30%平均粒径75mCaO、Mn、Fe含量2%表面颜色白色粉末盐酸不容物含量3.0%比重2.39
