任俐璇

(山東交通職業(yè)學院公路與建筑系，山東 濰坊 261206)

由于火災嚴重威脅到人們的生命財產(chǎn)安全，因此需要不斷研究新的抗火設計方法以防止或減輕火災造生的損失。眾所周知，一些聚合物添加劑可以提高材料的阻燃性，增加材料可承受的火災應力，減緩材料的燃燒速度，防止材料的持續(xù)燃燒，這些摻入聚合物材料的添加劑被稱為阻燃劑[1]。防火材料通常是諸如礦物質或者有機樹脂制成的涂料，也被稱為膨脹型涂料。膨脹型涂料可在極端條件下保護鋼結構，能夠使鋼材在溫度超過1 100 ℃時持續(xù)1～3 h后仍然保持完整[2]，這個時間足以疏散人群和控制火災。膨脹型涂料在高溫下會在基材表面形成有效的保護性泡沫狀炭層，從而使基材與火種絕緣[3-5]，其主要包括三種成分：酸源(通常是多磷酸銨或無機酸)、炭源(如炭性聚合物或多元醇)和發(fā)泡劑(例如三聚氰胺)。

通過動物疫病監(jiān)測能使防疫人員了解動物疫病的具體分布特征，使其掌握疫病的發(fā)展趨勢。另外，長期對動物疫病進行監(jiān)測，可以使人們對動物疫病的發(fā)生規(guī)律進行總結，這對于今后的動物疫病防控工作的開展有重要的影響，有助于相關部門制定動物疫病預防控制策略。對于一些外來的疫病需要開展相關動物疫病監(jiān)測工作，這樣才能使防疫人員發(fā)現(xiàn)其潛在的風險，然后再根據(jù)相關的資料制定解決對策。進而防止疫病的擴散，降低疫病帶來的經(jīng)濟損失。

研究人員通過在膨脹型涂料中添加不同類型阻燃劑，目前已經(jīng)取得了良好的防火效果。無機阻燃填料通過吸熱分解，同時釋放水和諸如CO2、NH3等惰性氣體，能夠稀釋氧氣和揮發(fā)性燃料[6-7]。此外，由于無機化合物是不可燃燒材料，能夠稀釋固相中的可燃聚合物。Rothon等[8]討論了包括硼酸鋅和氫氧化鎂在內(nèi)的幾種無機填料阻燃劑的運用。在無機物分解過程中會形成金屬氧化物。這些金屬氧化物可進一步催化冷凝相的氧化。納米復合材料阻燃劑[9-10]也逐漸成為一個新的熱點。

高嶺土是一種細黏土礦物，其化學成分為AL3O3·2SiO2·2H2O。它有兩層晶體，即硅氧四面體層和氧化鋁八面體層。高嶺土黏土礦物具有相同的化學成分，它們之間的區(qū)別是一層一層的疊在一起。高嶺石是高嶺土的主要成分，其化學成分為Al2Si2O5(OH)4(理論上為39.8%的氧化鋁+46.3%的二氧化硅+13.9%其他)。黏土可以作為阻燃劑用于膨脹涂料中。實驗表明，在含有5%改性蒙脫土的尼龍-6-黏土納米復合材料中，熱量釋放率減少了63%，黏土添加劑不會降低整體材料的性能，也沒有增加燃燒過程中一氧化碳或煙灰的含量[11]。

Festo 2018 IPC次日，全球媒體來到荷蘭乳制品農(nóng)場Lely公司。Lely和Festo近20年的合作是從單一的客戶與供應商的關系升華為戰(zhàn)略伙伴關系的完美注腳。這家荷蘭乳制品農(nóng)場自動化全球市場領先的公司太空人擠奶機器人項目中讓Festo參與程度越來越高，建立的合作項目團隊最終帶來了混合技術機器人。

基于ROM查找表方式的FPGA控制,通過狀態(tài)機處理方式對任意模式的參數(shù)進行讀取然后寫入到相應芯片內(nèi)部,實現(xiàn)切換不同通信系統(tǒng)的目的。

因此，本文針對不同配方高嶺土在耐火實驗中對涂料膨脹和隔熱性能，具體對炭層膨脹、熱阻、殘余質量、炭化合物、炭形態(tài)進行試驗分析。

1 實驗部分

1.1 原料

高嶺土：六邊形，粒徑為60～150 nm的片狀結構，河北健石新材料科技有限公司；三聚氰胺(MEL)和硼酸(BA)：河北冠朗生物科技公司；多磷酸銨(APP)：武漢卡諾斯科技有限公司；雙酚A環(huán)氧樹脂BE-188(BPA)、ACR硬化劑H-2310聚酰胺：科思創(chuàng)聚合物(中國)有限公司；Q235鋼：山東鋼鐵集團有限公司。

1.2 設備與儀器

通過德國布魯克D8高級衍射儀對膨脹型涂料殘余物進行分析，掃描條件為Cu-Ka輻射，掃描范圍為10°～90°，掃描速率為5(°)/min。

每個標準羊單位按(即體重50 kg并哺乳半歲以內(nèi)羊羔，日消耗1.8 kg標準干草的母綿羊) 每天采食1.5 kg干物質計算；桑科草原草地總體為輕度退化[31]，按照80%的利用率進行折扣，即夏季草地的利用率為65%×80%=52%。同時，研究采用中國綿羊飼養(yǎng)標準(NY/T816-2004)[32]，DCP的日需求量以0.159 kg計算，ME的日需求量為14.60 MJ。根據(jù)夏河縣放牧實際情況，以一年365 d計，夏季草地放牧時間為122 d[22]。高寒草甸草原粗蛋白的可消化率以63.76%計算[33]。

1.3 試樣制備

采用比例為1∶2∶0.5∶0.07的乙酸，硫酸和高錳酸鉀反應來制備可膨脹石墨(EG)[12]。膨脹涂料中各成分及其質量百分比如表1所示。環(huán)氧樹脂和硬化劑使用剪切混合器混合，并在40 r/min下保持30 min?；牟捎妹娣e為100 cm2的結構鋼板，使用刷子在鋼基材上涂覆涂料，使涂料的平均厚度保持在1.5 mm，并用數(shù)字游標卡尺測量。涂覆的基材在60 ℃的烘箱中放置1 h進行固化。

表1 高嶺土增強膨脹涂料的質量百分比

(2)熔爐實驗

1.4 分析測試

(1)耐火實驗

對每種涂料試件進行耐火試驗，評估火災對鋼基材的熱量滲透。使用便攜式燃燒器對鋼基材上的涂層進行加熱，涂料與燃燒器之間的距離保持在7 cm。三個K型熱電偶一端連接到一個Anarittsu數(shù)據(jù)記錄器，另一端連接到基底的未涂覆表面。每隔1 min記錄鋼板的溫度，試驗共進行60 min。為了確保數(shù)據(jù)的準確性，每次測試重復2～3次。

第一輪，比賽開始，我瞅了一下臺下的觀眾和評委，一個老頭子向柳如是拋媚眼，他的牌子上寫著錢謙益三個大字。還有一個黝黑的漢子盯著陳圓圓流口水，他身邊站著好幾個保鏢，難不成是李自成。我被自己的揣測震驚。這種復雜的情況超出我的計劃，人家就想勾搭一下楊公子來著，萬一被李自成看上，以后禍國殃民的就不是陳圓圓，變成我啦，那對不起列祖列宗，對不起CCTV、MTV，對不起我七舅姥爺?shù)亩谈浮倚睦锬啬钸吨?/p>

表1中包含六種不同的膨脹型涂料配方(ICF)，其中一種不含高嶺土的配方和五種含有高嶺土的配方，以研究高嶺土對膨脹型涂料配方的隔熱和涂料膨脹影響。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)，X射線衍射(XRD)，傅里葉變換紅外(FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)進行分析。殘余重量通過熱重分析(TGA)分析獲得。加速風化實驗在加速風化室進行。

對每種配方進行爐火測試，分析實驗后殘余物的物理性能。膨脹型涂料在燃燒爐中燃燒。在最初的15 min內(nèi)，爐溫為設定在約50 ℃，然后將溫度升至800 ℃，加熱速率為20 ℃/min，此溫度保持60 min，以確保樣本的完全燃燒。完全燃燒后，將每個樣品冷卻爐子約60 min，以避免開裂。

(3)X射線衍射(XRD)

耐火實驗：K型熱電偶，Pt 100型，杭州美控自動化技術有限公司；安立數(shù)據(jù)記錄器：6通道AM-8000K型，日本安立計器株式會社；殘余物分析：D8 X高級衍射儀，德國布魯克；掃描電鏡：MIRA 3 LMU型，泰思肯有限公司；傅里葉變換紅外光譜儀：iS50型，美國美國賽默飛世爾科技公司；熱重分析儀器：TGA Q50型，美國TA儀器。

(4)場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)

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膨脹型涂料的炭形態(tài)通過捷克Tescan公司MIRA 3 LMU掃描電鏡進行觀察和分析。

(6)熱重分析(TGA)

在4 000～400 cm-1范圍內(nèi)，殘余物的基本組成成分通過美國Nicolet公司iS50型傅里葉變換紅外光譜進行分析。

(5)傅里葉變換紅外光譜(FTIR)

通過TGA Q50在氮氣中以10 ℃/min的升溫速率從50 ℃加熱到830 ℃進行膨脹型涂層試件的熱重分析，以確定每種涂層配方的炭的殘留質量。

本次研究于2015年8月在礦區(qū)進行了水系沉積物的實地采樣，礦區(qū)范圍沿著挖金溝、海底溝、江浪溝上游到下游共設置32個采樣點，有利于分析上下游Cu含量分布規(guī)律。具體分布見圖2 。對各采樣點Cu含量數(shù)據(jù)并進行反距離加權插值處理，得到圖4。1985年礦區(qū)范圍水系沉積物中Cu含量的插值結果見圖3。對比圖3和圖4可以看出，從1985—2015年研究區(qū)水系沉積物中Cu元含量增加，尤其是海底溝區(qū)域大幅度增加。

(7)風化實驗

風化實驗采用美國ASTM D6695-03標準。在試驗室中，在控制的升溫條件下，使涂覆的基材試件經(jīng)受光和濕氣的交替循環(huán)，實驗時間為90 d。加速風化制度為連續(xù)暴露于氙弧紫外輻射，18 min光照和使用95%相對濕度(無水噴霧)的水噴霧6 h。

2 結果與討論

2.1 ICF加固高嶺土的隔熱和炭化膨脹

多重涂料使傳遞到基材的熱量減少，更好的保護基材。炭層的導熱率主要取決于基材的耐熱性。炭層的及其結構的膨脹對涂料的抗火性能非常重要?；牡臏囟?時間曲線如圖1(a)所示，炭層的膨脹如圖2(b)所示，IF4-KC和IF5-KCl試驗后的炭層照片如圖2所示，其中圖2(a)表示IF4-KC，圖2(b)表示IF5-KC。耐火試驗后，圖1(a)可以明顯看到，所有高嶺土增強配方的基材溫度都較低，說明高嶺土具有良好的隔熱效果。此外，圖1(b)表明了膨脹涂料中高嶺土質量分數(shù)的增加可以增強炭層的膨脹。

時間/min(a)

(a)

為研究膨脹型涂料的耐火性能，采用FESEM檢查了涂料在800 ℃燃燒后的殘余物。圖3～圖6分別為配方IF3-KC、IF4-KC和IF5-KC的膨脹型殘余物的FESEM顯微照片。

某村的百姓得知秀容兵駐扎在村頭谷場，就煮了一千根玉米棒子送過去，秀容月明實在拒絕不了，就收下了。天亮，百姓到谷場上一看，秀容兵早走了，只有棒穰子整整齊齊地堆在那里，棒穰上，沒一丁點棒粒，都被啃得干干凈凈。

2.2 高嶺土增強ICF的炭化形態(tài)

三個熱電偶用于測量基材的加熱效果，一個用于測量涂料燃燒時表面產(chǎn)生的氣體溫度。由于形成無機炭質殘余物，涂料燃燒時內(nèi)表面溫度和殘余物外表面溫度相差不大。因此可以認為表面溫度約等于熱解溫度。表面溫度通過在表面旁邊的插入的熱電偶測量。由于炭質殘余物的存在，燃燒期間炭層表面溫度和熱解溫度并不相同。這證明了含5%的高嶺土增強配方具有優(yōu)良的膨脹效果。高嶺土的添加使得膨脹炭層表面形成了陶瓷一樣的保護層，能夠使熱源傳導到基材的溫度降到最低。這個由膨脹成分和高嶺土之間化學反應產(chǎn)生的保護層能夠降低涂料的分解溫度。

如圖3所示，IF3-KC的微觀結構表明了氣泡的存在。由于氮氣、氨氣和二氧化碳的排放，這些氣泡也擴大了炭層。這些氣體的釋放也說明了硼酸，三聚氰胺和聚磷酸銨在合適的溫度范圍內(nèi)發(fā)生了降解。膨脹的炭化層與氣泡充當了有效的阻燃劑，保護了基材材料。由于燃燒中釋放出了如氮氣、氨氣和二氧化碳等不可燃氣體，導致了石墨、聚磷酸銨、三聚氰胺、環(huán)氧樹脂、硬化劑和高嶺土的降解。燃燒實驗中，熔融混合物的適當黏度也對其有一定的影響。

(a)多孔炭層結構

高嶺土在高溫下與阻燃添加劑形成了一個防護網(wǎng)，增強了炭層的結構并減少了裂縫和收縮。FESEM分析表明高嶺土可以改善炭層的結構和IF-C涂料的耐火性能。

從圖4觀察到IF4-KC微觀結構中改進的多孔炭結構。

2．晁公武《郡齋讀書志》：“《嵇康集》十卷。右魏嵇康叔夜也，譙國人?？得涝~氣，有豐儀，不事藻飾。學不師受，博覽該通；長好老莊，屬文玄遠。以魏宗室婚，拜中散大夫。景元初，鐘會譖于晉文帝，遇害。”

(a)多孔炭結構

這是由于高嶺土質量百分比的增加加強了阻燃添加劑(硼酸)和無機填料(高嶺土黏土)之間的協(xié)同效應，并使得較強炭層結構的形成，殘余炭層中的裂縫表明存在某種不完全的保護作用。這種炭層的結構特性影響了密實表層與耐火性能之間的關系。由于有些裂縫高嶺土未閉合，這會導致基材溫度逐漸升高，同時也會使得涂料厚度增加。

于是，在這里反復地翻閱，久久地停留，真是愛不釋手。文化這東西最是吸引人的，又最讓人不能平靜?；叵胍恍W校的校史室，總把榮譽的東西放在最重要的位置，把領導的照片放在最顯眼的地方，這是慫恿還是教育的浮華，還是對文化的淺認知？學校建有思源堂，獨具特色！這是一個可以燒香跪拜，面對炎帝祈福許愿的地方，這讓我想到西方人的教堂，但也不一樣。思源堂旁邊的文化墻上，鐫刻著中華始祖炎帝傳世的四大精神“堅忍不拔的開闊精神、百折不撓的創(chuàng)新精神、自強不息的奮斗精神、無私奉獻的大愛精神”，金碧輝煌，多么厚重，多么富有民族的味道，看到就深受教育。

從IF5-KC獲得的炭層結構比IF3-KC和IF4-KC獲得的更緊湊。炭層的裂縫被IF5-KC的成塊大顆粒覆蓋。凝聚體的形成是由于IF5-KC的液、氣和固態(tài)之間相界發(fā)生了改變。

(a)

圖5(a)表示IF5-KC的外表面光滑炭層，圖5(b)表示IF5-KC的凝聚層以及圖5(c)與(d)表示IF5-KC的炭層?？梢钥闯?，炭層結構得到進一步改善(高嶺土的質量百分比從4%增加到5%)。

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2.3 高嶺土增強ICF的炭層組成

高嶺土的XRD譜如圖6所示。從圖6可以看到，2θ=26°、d=3.38為高嶺土的峰值點。IF4-KC和IF5-KC在同一個交界面上分別具有5個峰值，第一個峰值點(2θ=15、d=6.09)為氧化硼；第二個峰值點(2θ=25，d=3.66)是硼磷酸鹽；第三個峰值(2θ=26.5，d=3.38)是石墨(碳)。最后三個峰值表明高嶺石、天然硼酸和氧化磷分別在2θ=26,27,40和d=3.38,3.19,2.25。高嶺石是一種黏土礦物，它的結構是由硅酸鹽片(Si2O5)與氧化鋁/氫氧化鋁層結合Al2(OH)4形成，這增強了炭層的阻燃性能。其余的峰值與圖7(a)中所示的相同，即高嶺土的組成在800 ℃仍保持不變。

(a)粉狀高嶺土

XRD結果中顯示，炭層表面形成了硼磷酸鹽、天然硼酸、高嶺石、氧化硼和石墨(碳)。添加質量分數(shù)為4%～5%的高嶺土使配方IF4-KC和IF5-KC的峰強度從40增加到50。這說明由于高嶺土的存在，阻燃添加劑之間的相互作用能夠增強ICF的抗氧化性能。

由于菊芋在生物能源領域的潛在應用價值日漸凸顯，現(xiàn)在許多農(nóng)民專門開始大量種植菊芋。雖然菊芋的種植規(guī)模不斷擴大，但是菊芋種植地區(qū)的害蟲和疾病的預防，仍是一個嚴重影響其產(chǎn)量和效益的重要因素。

2.4 高嶺土增強ICF炭層的官能團

從圖7可以觀察到IF4-KC和IF5-KC有著相同的頻譜。IF4-KC的FTIR譜有12個峰值分別為3 787 cm-1、3 706 cm-1、3 275 cm-1、3 119 cm-1、2 496 cm-1、2 352 cm-1、1 619 cm-1、1 436 cm-1、1 189 cm-1、1 100 cm-1、924、622 cm-1。在624 cm-1處觀察到B—O—P彎曲運動，在924 cm-1與1 089 cm-1觀察到硼磷酸鹽。在1 100 cm-1觀察到高嶺土(Si—O—Si)的拉伸模式。在1 189 cm-1中出現(xiàn)了對稱振動。在2 100 cm-1以上的區(qū)域中，2 346 cm-1峰值表示(—CH3—CH2—)固化環(huán)氧樹脂基團的彎曲振動。3 275 cm-1和3 119 cm-1處表明炭層中存在天然硼酸。高嶺土的羥基出現(xiàn)在3 706 cm-1和3 787 cm-1處。IF5-KC的FTIR譜顯示出12個峰值分別為3 849 cm-1、3 787 cm-1、3 336 cm-1、3 212 cm-1、2 406 cm-1、2 270 cm-1、1 629 cm-1、1 446 cm-1、1 100 cm-1、933 cm-1、614 cm-1、531 cm-1。在第一個區(qū)域(500～1 400 cm-1)，拉伸峰值531 cm-1表示存在Al—O—Si。在第二個區(qū)域(1 400～2 100 cm-1)，峰值為1 446、1 629 cm-1表示APP的NH2。在第三個區(qū)域(2 100 cm-1以上)，2 270 cm-1、2 403 cm-1兩個劇烈的彎曲峰值代表(—CH3—CH2—)固化環(huán)氧樹脂基團的彎曲振動。3 212 cm-1和3 336 cm-1表明炭渣中存在天然硼酸。FTIR展示了XRD中鑒定的化合物的官能團殘留燒焦，這些官能團顯示存在B—O—P，Si—O—Si，P—O—P，Al—O—Si，NH2，這與IF4-KC和IF5-KC殘留焦的XRD結果相符合。

波數(shù)/cm-1(a) IF4-KC

2.5 高嶺土加固ICF的殘余重量和DTGA

如圖8所示，基于高嶺土的配方獲得的殘余質量是：35%(IF3-KC)，39.50%(IF4-KC)和42.50%(IF5-KC)。對于IF對照試件，IF3-KC增加了23%，IF4-KC增加了37%，IF5-KC增加了49%。結果表明了隨著高嶺土質量的增加，殘余物重量增加。

溫度/℃

從圖9可以看出，IF3-KC的DTGA曲線有六個降解溫度132 ℃、178 ℃、328 ℃、385 ℃、468和486 ℃。表明增加高嶺土3%降低了IF對照試件的分解。硼酸的降解發(fā)生在132 ℃；元硼酸分解在178 ℃下；環(huán)氧樹脂，EG以及APP的分解在328 ℃和385 ℃觀察到；三聚氰胺分解成磷酸鹽，硼多晶硅磷酸轉化為硼磷酸鹽分別發(fā)生在468 ℃和486 ℃。相比IF3-KC，IF4-KC的DTGA曲線已經(jīng)改進。IF4-KC的退化點的減少，只有四個降解峰值，分別在184 ℃、320 ℃、385 ℃和485 ℃。添加高嶺土后，分解溫度從385 ℃增加到485 ℃。硼酸在184 ℃下分解成氧化硼，三聚氰胺和APP在320 ℃下分解成其衍生物，如三聚氰胺磷酸鹽和多磷酸。EG在385 ℃氧化，并在485 ℃固化環(huán)氧樹脂分解。IF5-KC試件得到進一步改善，曲線顯示了四個分解溫度為194 ℃，341 ℃，402 ℃和508 ℃。在早期的配方中，硼酸在178 ℃和184 ℃分解，但這種配方在194 ℃左右發(fā)生分解。三聚氰胺和APP都在341 ℃分解，通常它們在280 ℃下分解。EG在402 ℃時分解，反應產(chǎn)物在508 ℃時分解。

溫度/℃(a) IF3-KC

DTGA結果表明增加了高嶺土質量百分比為3%～5%時，降解溫度升高。在IF對照組中增加了5%質量百分比的高嶺土時，殘余質量增加49%。因此，配方IF5-KC顯示炭的殘留質量最大。

2.6 高嶺土增強的ICF炭的元素組成

XPS用于確定殘余物的元素組成炭層。XPS光譜和殘余物的元素組成在熱氧化后從IF4-KC和IF5-KC獲得的炭層800 ℃分別如圖10和表2所示。

表2 IF4-KC和IF5-KC炭殘余物的元素組成

如圖10(a)和圖10(b)所示，殘余炭中碳含量的比例從IF4-KC(41.83%/21.8%)獲得的IF5-KC為1.91∶1，從IF5-KC得到的殘余炭中的氧含量比從IF4-KC(66.88%/44.51%)獲得的是1.5∶1。除此之外，從IF5-KC得到的殘留炭的C1s峰值強度為高于從IK4-KC獲得的，而強度為從IF4-KC得到的殘留炭的O1s峰高于IF5-KC。這些結果證明了炭的積累程度和抗氧化性IF5-KC優(yōu)于IF4-KC。殘余碳含量表明了炭層的積累程度，而氧含量表示炭在高溫下的氧化程度。殘余物中碳含量高，氧含量低炭，有利于炭的積累和抗氧化。

圖10(c)～(g)顯示了從IF4-KC和IF5-KC獲得的炭層的P2p、N1s、B1s、Al2p和Si2p XPS光譜。磷也是一種有助于防火的重要元素。磷殘余含量IF5-KC比IF4-KC(10.31%)高12.18%。所以增加高嶺土的4%～5%重量百分比可以固定磷化合物并增加凝聚相中的磷含量。從IF5-KC得到的殘余炭中的硅(0.69%)顯示在炭結構中存在SiO2防護網(wǎng)，這進一步增強了炭的耐火性能。因此，IF5-KC的膨脹炭層提供良好的耐火性。

結合能/eV(a)

2.7 ICF的物理外觀和炭化形態(tài)風化

所有選定配方的物理外觀(IF3-KC、IF4-KC、IF5-KC)風化實驗后，因紫外線原因由淺黑色變?yōu)闇\黃色。風化試驗前后基材的物理外觀如表3中所示。所選擇的涂層物理外觀如圖11所示。通過物理檢測，整個涂層表面上沒有觀察到孔或裂縫。

(a) IF3-KC

表3 風化前和風化后的高嶺土強化膨脹涂料形態(tài)

所選ICF前后的炭層膨脹倍數(shù)如圖12所示。耐火性實驗后，由于風化試驗的紫外線在涂層表面上滲透，IF3-KC，IF4-KC，IF5-KC的炭層膨脹倍數(shù)從9.4、11.3、14.5分別降至3.17、2.53、0.92。表面火蔓延是一種常見現(xiàn)象，表面的任何變化都會反映在火災或熱量釋放中。表面上的大分子的斷裂導致形成單體和較低分子量的鏈導致炭膨脹倍數(shù)減少。在這項研究中，風化實驗中濕度為95%，由于高濕度環(huán)境，沒有觀察到表面水凝結，但涂料吸收的水蒸氣有限可能減少燃燒期間的炭膨脹。在低濕度和高溫環(huán)境下，水通過涂料擴散而蒸發(fā)。

配方編號

圖13和圖14分別顯示了IF4-KC和IF5-KC的微觀結構。

(a)表面上的氣泡

(a) 上表面

從圖13和圖14可以看到，炭層微觀結構很厚，層次緊湊。對于IF4-KC和IF5-KC涂料，在炭層內(nèi)部可以看到薄片，表明在這些涂料配方中使用了熔點較高的填料。這些薄片以承受更高的溫度并抑制IF對照涂料的膨脹。此外，可以在顯微照片中觀察到一些空隙。當涂層暴露于火災時，通過從發(fā)泡劑中的捕獲氣體產(chǎn)生空氣來產(chǎn)生空隙。這些空隙用作熱絕緣屏障，其不僅防止熱傳遞到底層基材，而且防止氣體降解產(chǎn)物的擴散到燃燒區(qū)，以及氧氣擴散到聚合物表面。氣泡對殘留炭層固體附聚物的形成中起著至關重要的作用，使基材表面上形成致密的均勻層。使用填料如高嶺土有助于在表面形成保護層，產(chǎn)生炭層結構有助于防止火災蔓延。

添加無機填料加入涂料配方作為阻燃劑可提高ICF中的膨脹性行為效率。填料可能對炭層結構有影響。因此，可以得到結論泡沫狀炭層結構對阻燃劑很重要。

3 結 論

基于以上結果，可以得出結論：炭的膨脹性能隨著高嶺土的重量增加而增大。FESEM的結果表明殘余炭的結構隨著高嶺土含量的增加而得到改善。XRD和FTIR的結果表明在殘余炭中存在的氧化硼、硼磷酸鹽、殘留的天然硼酸、硼磷酸鹽和高嶺石等元素增強了IF5-KC的阻燃性。TGA結果表明含5%高嶺土的增強配方IF5-KC的殘留重量比配方IF-C高出了49%。XPS結果表明，與IF4-KC相比，高嶺土配方和IF5-KC配方炭殘余物中的元素組成更好。因此，膨脹型涂料配方在鋼鐵基體上具有更好的效果。