绢云母改善钢结构防火涂料性能研究

 摘要：以绢云母为添加剂来改善钢结构防火涂料的性能。研究了偶联剂改性绢云母的过程，以及改性云母对钢结构防火涂料的耐火极限、耐水性能、粘结强度的影响，通过扫描电镜观察了绢云母在基体中的分散状况。研究表明，使用8%的JSC偶联剂改性后的绢云母具有较好的分散性；与不添加绢云母的钢结构防火涂料相比，绢云母的添加量为12%的钢结构防火涂料的性能有较大的提高，其耐热极限由96℃提高到121℃，耐水极限由28h提高到47h，粘结强度由0.45MPa提高到1.44MPa。

    关键词：绢云母；钢结构防火涂料；耐热极限；偶联剂

    现代大型建筑的主要承重构件大多依赖于坚固的钢材，钢结构已经成为大型建筑的主要形式，但是，钢结构建筑的耐火性能远比砖石结构和钢筋混凝土结构差。一般说来，钢材的机械强度是温度的函数，可以认为钢材的机械强度随温度的升高而降低。当温度达到某一值时，钢材便失去承载能力，这一温度被定义为钢材的临界温度，一般常用的建筑钢材的临界温度在540℃左右。对于建筑火灾，火场的温度大多在800～1200℃之间，在火灾发生的10min内，火场的温度即可达到700℃以上。对于裸露的钢材，在这样的火灾温场下，只要几分钟就可上升到500℃而达到临界值，使得承载能力失效并导致建筑物垮塌[1-2]。为解决钢结构建筑的耐火问题，常用的方法是采用防火涂料涂覆[3]。但是国产钢结构防火涂料普遍存在价位高、装饰性差及耐火能力不强等缺点，其应用更是受到了极大的限制[4]。为了克服钢结构防火涂料的上述缺点，一般采用制备新型钢结构防火涂料和对传统防火涂料进行改性等办法加以解决。绢云母属云母类矿物，结构呈二八面体，即由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体构成四面体的顶，氧(活性氧)与附加阴离子(OH-)位于两层六面网中央，构成活性结晶水基团，(001)解理完全，可劈成极薄的绢，因此具有高模量(1.8×105Pa)、径厚比大等优点，可以起到二维增强作用，因而广泛应用于改性研究中[5]。本文以聚乙烯醇、丙烯酸树脂和磷酸三聚氰胺为主要原料制备了新型超薄型钢结构防火涂料，并采用纳米TiO2、ZnO晶须等纳米粒子对其进行了改性研究[6-9]。采用偶联剂对绢云母进行表面改性，再将改性后的绢云母添加到钢结构防火涂料中以提高防火涂料的耐热极限、耐水性能、粘结强度，使涂料具有更好的使用性能。