中國報告大廳網訊，在2025年，硼酸鋅作為一種重要的阻燃協效劑，正迎來新的發展機遇。硼酸鋅不僅能夠有效提升水性聚氨酯防火塗料的耐火性能，還能顯著降低煙密度，廣泛應用於建築、鋼結構等領域。本文將探討硼酸鋅在水性聚氨酯防火塗料中的應用效果，分析其對阻燃性能、耐火時間和發煙量的影響，並為硼酸鋅的進一步應用提供參考。
《2025-2030年全球及中國硼酸鋅行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，隨著建築行業的發展，鋼結構建築在大型商圈和工廠中的應用日益廣泛。然而，鋼結構在火災中容易坍塌，給人員和財產安全帶來巨大威脅。因此，開發高效的防火塗料成為保障建築安全的重要手段。硼酸鋅作為一種典型的硼系阻燃劑，常與其他阻燃劑復配使用，能夠顯著提升塗料的阻燃性能和抑煙效果。近年來，研究者們通過實驗發現，硼酸鋅的加入可以有效降低塗料的熱釋放速率、總熱釋放量和煙密度，同時延長耐燃時間。
實驗結果表明，硼酸鋅的加入顯著提升了水性聚氨酯防火塗料的隔熱性能。在隔熱實驗中，添加硼酸鋅的樣品(如A4和A5)在長時間燃燒過程中表現出優異的隔熱性能，背板溫度遠低於未添加硼酸鋅的樣品。具體而言，A4樣品在燃燒40分鐘後背板溫度僅為251℃，而未添加硼酸鋅的樣品背板溫度則顯著更高。這表明硼酸鋅形成的熔融狀膜能夠有效提升炭層的抗燒蝕能力，防止隔熱層被燒穿。
進一步分析發現，適量硼酸鋅的加入可以促進小直徑氣室和薄氣室壁炭層的形成，這種微觀結構能夠顯著降低炭層的導熱係數，提高隔熱效果。然而，過量硼酸鋅的加入可能會抑制塗料的膨脹，導致隔熱性能下降。因此，在實際應用中需要精確控制硼酸鋅的用量，以達到最佳的隔熱效果。
在燃燒性能測試中，硼酸鋅的加入顯著改善了水性聚氨酯防火塗料的燃燒特性。垂直燃燒實驗結果顯示，添加硼酸鋅的樣品(如A4和A5)火焰能夠迅速熄滅，且無滴落物，表現出良好的自熄性能。此外，這些樣品的最大煙密度顯著降低，極限氧指數提高，表明硼酸鋅能夠有效抑制燃燒過程中的煙霧生成。
具體數據如下：A4樣品的最大煙密度為29.3%，極限氧指數為27.7%，而未添加硼酸鋅的樣品(如A2)最大煙密度為58.3%，極限氧指數為26.1%。這表明硼酸鋅的加入不僅提高了塗料的阻燃性能，還顯著降低了煙霧生成量，這對於火災中的人員疏散和救援具有重要意義。
熱失重分析結果表明，硼酸鋅的加入顯著提高了水性聚氨酯防火塗料的熱穩定性。實驗中，添加硼酸鋅的樣品(如A4)在高溫下的殘餘質量顯著高於未添加硼酸鋅的樣品(如A2)。具體而言，A4樣品在800℃時的殘餘質量為26.63%，而A2樣品僅為20%左右。這表明硼酸鋅能夠有效提高炭層的抗氧化性和抗燒蝕能力。
此外，適量硼酸鋅的加入可以加快塗料的分解膨脹速率，降低分解溫度，從而更早地形成隔熱炭層。然而，過量硼酸鋅的加入可能會抑制塗料的膨脹，提高分解溫度，導致隔熱性能下降。因此，在實際應用中需要精確控制硼酸鋅的用量，以達到最佳的熱穩定性。
硼酸鋅行業現狀分析指出，硼酸鋅的加入顯著改善了水性聚氨酯防火塗料燃燒後的炭層微觀結構。在高倍率放大的圖片中，添加硼酸鋅的樣品(如A4)受火面存在大量亞微米級硼酸鋅微粒，這些微粒能夠顯著提升炭層的抗燒蝕性能。此外，A4樣品的炭層內部形成了大量小直徑氣室和薄氣室壁，這種結構能夠有效降低炭層的導熱係數，提高隔熱效果。
相比之下，未添加硼酸鋅的樣品(如A3)受火面出現大量裂痕，內部氣室直徑較大且氣室壁較厚，隔熱性能較差。因此，硼酸鋅的加入不僅能夠改善炭層的微觀結構，還能顯著提高其抗燒蝕能力和隔熱效果。
綜上所述，硼酸鋅作為一種高效的阻燃協效劑，在水性聚氨酯防火塗料中具有顯著的應用效果。實驗結果表明，適量硼酸鋅的加入能夠顯著提升塗料的隔熱性能、燃燒性能和熱穩定性，同時改善炭層的微觀結構。具體而言，當季戊四醇磷酸酯、聚磷酸三聚氰胺、三聚氰胺和硼酸鋅按照質量比17∶7∶1∶3混合，阻燃劑添加量占塗料總質量的30%時，塗料的耐火時間超過40分鐘，最大煙密度為29.3%，極限氧指數為27.7%，800℃時的殘餘質量為26.63%。
硼酸鋅的加入不僅能夠有效降低煙密度和提高極限氧指數，還能顯著提升炭層的抗燒蝕能力和隔熱效果。因此，硼酸鋅在水性聚氨酯防火塗料中的應用具有廣闊前景，能夠為建築和鋼結構的防火安全提供重要保障。未來的研究可以進一步優化硼酸鋅的用量和配方，探索其在其他類型防火塗料中的應用潛力。
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