新涂料:一種生物質腐植酸綠色防火涂料
2023年,國網安徽省電力公司電力科學研究院Zhang Jiaqing等科研人員,成功開發了一種新型環保生物基膨脹型防火涂料。該涂料由天然可持續的生物質腐植酸(HA)、聚磷酸銨(APP)、三聚氰胺(MEL)和硼酸鋅(ZB)組成,賦予鋼結構優異的防火阻燃性能。相關研究結果以《以生物質腐植酸為碳源的鋼結構膨脹型防火涂料的良性設計》(Benign design of intumescent fire protection coatings for steel structures containing biomass humic acid as carbon source)為題,于2023年12月15日刊發在《建筑材料與工程》(Construction and Building Materials)雜志上。主要研究結論如下:
1. 丁烷火焰測試顯示,厚度1.5mm的該膨脹涂層,能使3mm厚鋼板背面的最高溫度降低350 ℃以上。
2. 錐形量熱儀測試結果表明,依托涂料燃燒后形成的高膨脹度且致密的炭層,與空白環氧涂層相比,該涂料(S5配方)的熱釋放率峰值(pHRR)和總熱釋放量(THR)分別降低了86%和61%;火災增長速率指數(FIGRA)和最大平均熱釋放速率(MARHE)顯著下降,降幅分別為89%和86%。研究證實,添加2%質量分數(wt%)的ZB可使涂料達到最佳的防火阻燃效果。
3. 通過掃描電子顯微鏡- 能譜分析(SEM-EDX)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)及 X 射線衍射(XRD)分析,進一步闡明了該涂料作用機理:APP、MEL、HA與ZB的協同作用,促進了鋼板表面形成連續且具有凝聚力的石墨化膨脹炭層;該炭層通過硼磷酸鹽和含鋅化合物的增強作用,有效阻隔了熱量和可燃物的傳遞,從而大幅提升了涂層的防火阻燃性能。