[发明专利]白糖作为防火涂料中成炭剂的新用途及其工艺配方

说明书

技术领域

本发明涉及一种白糖的新用途及其应用工艺配方，特别是用于防火涂料用成炭剂的新用途，遇火后它具有很好的构成发泡炭层的效果，可以起到部分替代较昂贵成炭剂——季戊四醇的用途。属阻燃剂技术领域。

技术背景

火灾是最常见、最频繁地威胁人类生命安全和财产安全的主要灾害之一。随着我国城市化的发展，越来越多的人集中在城市中，导致楼房越来越高，楼房密度越来越大，使扑灭火灾的难度增大和扑灭火灾的时间延长。而且，随着人们生活水平的提高，人们对建筑的装饰越来越丰富，在装修的过程中，不可避免的需要使用易燃的高分子材料，如涂料、胶黏剂、塑料产品，因此发生火灾的可能性大大提高。比如2008年9月20日发生在深圳“舞王”俱乐部的火灾，导致43人死亡，事因是表演烟花引燃了聚氨酯泡沫天花板。发生在美国的“9.11”事件，导致高楼最后倒塌的重要原因是使用的钢材没有进行防火保护处理，没防火保护的钢材仅在600℃就开始软化丧失强度，使楼房倒塌。

防火涂料可广泛地应用于建筑物的钢材、修饰面、电缆、预应力混凝土楼板、隧道等领域，它可以起到防火隔热、降低火焰的传播速度、防止火灾蔓延扩散等作用。防火涂料按照防火形式分类为非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料。非膨胀型防火涂料遇火时涂层基本上不发生体积变化，形成釉状保护层。该保护层在一定程度上可起到隔绝氧气的作用，从而避免或延缓了燃烧反应的发生。但这类涂料所生成的釉状保护层导热率一般较大，隔热效率差，因此需要较厚的涂层才能有一定的防火效果。即使使用厚涂层，防火隔热的效果往往也不好。膨胀型防火涂料在遇火或高温时涂层会膨胀发泡，形成高分子发泡层，这种发泡层在遇火和酸脱水情况下，会炭化，形成质地疏松的既能防火又能隔热的发泡炭层。涂层膨胀发泡产生泡沫层的过程中因为体积扩大而呈吸热反应，也消耗了大量的热量，所以膨胀型防火涂料防火隔热效果显著。由于膨胀型防火涂料所需涂层厚度较薄、防火隔热效果好，因此是目前防火涂料的主流。

对于有机高分子型防火涂料，一般需要包括以下四种组成：一、成炭剂：需要有高含碳量物质，它在火焰作用的高温下脱水，产生足够数量的焦炭三维空间结构，可以形成适当密度和一定厚度的炭质泡沫层，有效起到防火隔热的功效。二、脱水炭化催化剂：在较低的温度下分解，形成强酸性物质，能促使高碳量物质在高温下迅速分解，形成海绵状炭质层，同时促进生成不燃性气体。三、发泡剂：在高温下分解产生大量如NH₃、CO₂、H₂O、HCl和HBr等难燃烧气体，并使成膜高分子熔体气泡膨胀，形成泡沫状结构。四、粘结剂：实际上一般为防火涂料的成膜物质，它可以把涂料中各种组份紧密地粘结在一起，干燥后形成坚韧的涂层，使防火涂料有必要的力学性能和其它性能。粘结剂在高温时转变为粘稠状熔融物，有一定的流动性，发泡剂分解产生的气体鼓泡穿过粘稠状熔融物后发生膨胀和形成泡沫层。

不同的使用要求和使用场合，防火要求也不一样。膨胀型防火涂料的品种和涂覆厚度也不一样。一般涂层的厚度为0.2～3mm，遇火后膨胀20～80倍，即隔热距离延长了20～80倍；从导热系数的变化看，一般涂层导热系数λ为10^-4W/m².K数量级，而发泡后的炭化层λ为10^-5W/m².K数量级，即降低了10倍左右。根据传热方程可知传递到保护材料上的热量仅为火灾热量的几百分之一。

成炭剂的效果一方面取决于成炭剂的含碳量和羟基数目，另一方面也取决于成炭剂的分解温度。其中含碳量决定了它的炭化速度，羟基含量决定了它的脱水和形成泡沫的速度。成炭剂用量应当适量，用量过多，则抑制炭泡沫层的膨胀高度，使发泡炭层结构致密，不能起到良好的隔热效果。但成炭剂用量过少，则不利于形成完整的炭泡沫层，从而达不到防火隔热的目的。较好的成炭剂一般具有含碳量高但炭化反应速度较慢的特性。