新涂料:一种生物质腐植酸绿色防火涂料
2023年,国网安徽省电力公司电力科学研究院Zhang Jiaqing等科研人员,成功开发了一种新型环保生物基膨胀型防火涂料。该涂料由天然可持续的生物质腐植酸(HA)、聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)和硼酸锌(ZB)组成,赋予钢结构优异的防火阻燃性能。相关研究结果以《以生物质腐植酸为碳源的钢结构膨胀型防火涂料的良性设计》(Benign design of intumescent fire protection coatings for steel structures containing biomass humic acid as carbon source)为题,于2023年12月15日刊发在《建筑材料与工程》(Construction and Building Materials)杂志上。主要研究结论如下:
1. 丁烷火焰测试显示,厚度1.5mm的该膨胀涂层,能使3mm厚钢板背面的最高温度降低350 ℃以上。
2. 锥形量热仪测试结果表明,依托涂料燃烧后形成的高膨胀度且致密的炭层,与空白环氧涂层相比,该涂料(S5配方)的热释放率峰值(pHRR)和总热释放量(THR)分别降低了86%和61%;火灾增长速率指数(FIGRA)和最大平均热释放速率(MARHE)显著下降,降幅分别为89%和86%。研究证实,添加2%质量分数(wt%)的ZB可使涂料达到最佳的防火阻燃效果。
3. 通过扫描电子显微镜- 能谱分析(SEM-EDX)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)及 X 射线衍射(XRD)分析,进一步阐明了该涂料作用机理:APP、MEL、HA与ZB的协同作用,促进了钢板表面形成连续且具有凝聚力的石墨化膨胀炭层;该炭层通过硼磷酸盐和含锌化合物的增强作用,有效阻隔了热量和可燃物的传递,从而大幅提升了涂层的防火阻燃性能。