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    摘要：本文从金属氧化物的种类和用量方面入手，研究了其对水性膨胀型防火涂料（AIFRC）的防火阻燃性能的影响， 并通过正交试验的方法研究了几种金属氧化物混合对提高涂料的阻燃性能的最佳配比。涂料以聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺（APP-PER-MEL）作为阻燃体系、以水性丙烯酸乳液为粘结剂、以各种不同的金属氧化物粉体为填料，并添加适量的水配制而成。通过 TG-DSC、FT-IR 等对水性膨胀型防火涂料的表征结果发现，不同种类的金属氧化物及用量对涂料受热分解从而碳化的过程有较大的影响，因此影响了涂料的防火阻燃性能。小室燃烧法及大板燃烧法的测试结果表明，添加同样质量的金属氧化物，以 CeO2作为填料的样品的阻燃性能最好。正交实验法的结果表明，纳米 TiO2：CeO2：La2O3=7:2:1 时效果最好。 35972
    毕业论文关键词: 防火涂料，金属氧化物，阻燃性能  
    Effect of metal oxide on fire retardant properties of waterborne expandable fire retardant coatings  
    Abstract： In this paper, the study starts from metal oxides of the type and amount of the, the of water expansion fire retardant performance of type fire retardant coating  （AIFRC）  several metal oxides are mixed to improve the optimum matching ratio of flame retardant properties of the coatings is studied by orthogonal test method. Poly ammonium phosphate  -  pentaerythritol melamine （APP-PER-MEL）  as flame retardant, water-based acrylic emulsion as binder, with a variety of metal oxide powder as filler and add appropriate amount of water preparation  and coating. By TG-DSC and FT-IR of water expansion type fireproof coating characterization of the results showed that different kinds of metal oxide and the amount of coating thermal decomposition and carbonization process have greater impact, thus affecting the coating fire retardant properties. Chamber combustion method and plate burning test results show that the same quality of metal oxide, adding CeO2 sample as a filler of the flame retardant property. The results of orthogonal experiment show that the effect of nano TiO2:CeO2:La2O3=7:2:1 is the best.
    Key Words：fire retardant coatings，metal oxide，flame retardant properties
    目录
    1绪论.1
    1.1膨胀型涂料阻燃体系的研究1
    1.2膨胀型涂料填料的研究..2
    1.2.1贝壳粉..2
    1.2.2硼酸锌..2
    1.2.3流变助剂.2
    1.2.4纳米填料.3
    1.2.5其他金属氧化物.3
    2实验部分.5
    2.1实验试剂.5
    2.2实验仪器.5
    2.3水性膨胀型防火阻燃涂料（AIFRC）的配制..5
    2.4试板的制作6
    2.5防火性能测试方法6
    2.5.1测试方法依据标准..6
    2.5.2小室燃烧法..6
    2.5.3模拟大板燃烧法实验.7
    2.6理化性能测试方法7
    2.7填料及涂料的测试与表征.8
    2.7.1傅立叶红外（FT-IR）表征8
    2.7.2热重分析（TG）分析..8
    3几种单组份金属氧化物对涂料防火阻燃性能的影响.9
    3.1TiO2与纳米TiO2对涂料防火阻燃性能的影响9
    3.1.1样品的配制..9
    3.1.2样品的性能表征.10
    3.2CeO2对涂料防火阻燃性能的影响21
    3.2.1样品的配制21
    3.2.2样品性能的表征.22
    3.3La2O3对涂料防火阻燃性能的影响..29
    3.3.1样品的配制.29
    3.3.2样品性能的表征..29
    4混合金属氧化物填料对涂料防火阻燃性能的影响32
    4.1样品的配制..32
    4.2样品性能的表征33
    4.2.1防火性能测试33
    4.2.2仪器表征..37
    5结论与展望..43
    5.1结论..43
    5.2展望..43
    致谢45
    参考文献46
    1 绪论 随着社会的发展，人们对于防火涂料的要求不仅仅局限于简便，价格低廉，美观、环保等等，更希望能改善防火涂料在防火性能上的不足，如耐久性和防水性较差的问题。从 1983年，由 Louis Pacmboenf[1]研制出第一种防火涂料配方开始，防火涂料就开始被不断的研究创新。 水性膨胀型防火涂料主要由成膜剂、炭化剂、催化剂、发泡剂、颜填料以及辅助剂[2]组成。成膜剂一般由聚丙烯酸醋乳液、聚醋酸乙烯乳液、水溶性三聚氰胺甲醛树脂、聚乙烯醇单独或拼合组成，含碳量高的季戊四醇常被作为炭化剂，催化剂大多由聚磷酸铵来担当，发泡剂对水性膨胀型防火涂料的防火性能起到非常重要的作用，一般使用三聚氰胺，氯化石蜡以及磷酸铵盐等等。在防火涂料中钛白粉这种颜填料会阻碍发泡剂发泡，因此常常会使用751偏磷酸钠等作为颜料发散剂辅助减少钛白粉的阻碍作用，为了提高涂料的质量还常常会加入乳化剂和阻燃剂等等。从这些组成成分中可以分析得出水性膨胀型防火涂料的阻燃机理为在涂层受热或遇火时，成膜剂先软化，成炭剂脱水形成碳层，随后发泡剂放出氮气、惰性气体、水蒸气等，形成均匀、致密的蜂窝状或海绵状的碳质发泡层[3]，从而隔绝氧气和高温，减少火焰对建材的直接伤害，提高材料的耐火极限，最后达到使燃烧减缓的效果。由此可以看出要改变水性膨胀型防火涂料的防火阻燃性能，一是从阻燃体系出发，选择性能更好的物质组成阻燃体系来改变性能，二是在原有的涂料中添加物质来改变其性能。通过多年的研究，都已取得了良好的效果。
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