温湿循环对木材膨胀型防火涂料的影响规律及机理研究

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木材作为一种应用广泛的建筑材料,具有可燃性,在木材表面涂刷防火涂料是一种有效的阻燃方式,膨胀型防火涂料的阻燃效果较好。本论文的研究对象为木材膨胀型防火涂料,通过实验室模拟不同温度湿度条件和不同温湿循环次数处理涂料涂层,研究温湿循环对膨胀型防火涂料的影响规律及影响机理。本论文使用正交试验对配置涂料配方进行优选,使用锥形量热仪测定正交试验样品件的防火性能,使用矩阵分析法筛选出最优的基础涂料配方;使用高低温试验箱对制备的防火涂料样品件进行模拟不同温度湿度条件和不同温湿循环次数的人工加速老化试验;观察样品件涂层在试验前后的表面外观和附着力变化,使用锥形量热仪测定样品件的防火性能,观察燃烧后的碳层外观,对经过温湿循环的膨胀型防火涂料进行热重分析以探究其热稳定性的变化,并对涂层受热形成的膨胀炭质层进行扫描电镜分析和傅立叶红外光谱分析以探究其表观及内部结构的变化。根据结果,以进行温湿循环对膨胀型防火涂料影响规律及机理研究。(1)通过对温湿循环后的样品件进行外观观察和附着力测试结果可知,随着温湿循环次数的增加,涂层受到的破坏程度随之增加;高温高湿条件(Z2)下的各样品件受到的破坏更严重。(2)通过对温湿循环后的样品进行防火性能测试,分析不同温度湿度条件和不同温湿循环次数对点燃时间、热释放速率及总热释放等测试结果,观察样品件燃烧炭质层外观,结果表示随着温湿循环次数的增加,样品件防火效果随之下降;高温高湿条件(Z2)下样品件的防火效果差,中温中湿条件(X)下样品件受到的影响最小。(3)通过对经过10次温湿循环后的样品件进行热重测试,结果表示,中温中湿条件(Z2)下的样品件涂料在热稳定性及残炭量等方面均优于其他样品件;高温高湿条件(Z2)下的样品件的残炭量剩余最少,热稳定性最差。(4)通过对10次温湿循环后的样品件进行电子显微镜扫描,结果表示,高温高湿条件(Z2)下形成碳层最差,中温中湿条件(X)下形成蜂窝状致密碳层;通过对温湿循环后的样品件进行傅立叶红外光谱测试,结果表示,样品件之间吸收峰与振荡峰存在的波数位置相似,随着温湿循环次数的增加,吸收峰的含量强度随之下降;其中,相对其它样品,X-2聚磷酸铵及季戊四醇分解得更明显,具有较好的防火性能。
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