Estudo de aplicação da hidroxietilcelulose (HEC) em revestimentos resistentes ao fogo
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Os revestimentos resistentes ao fogo são funcionais revestimentos capazes de formar uma camada isolante de carvão sob condições de incêndio, retardando o aumento da temperatura do substrato e protegendo edifícios e estruturas de aço. Eles são amplamente utilizados em edifícios industriais e civis, túneis, instalações petroquímicas e outras infraestruturas.
Devido à sua compatibilidade com o meio ambiente, segurança e facilidade de aplicação, revestimentos resistentes ao fogo à base de água tornaram-se a principal direção de desenvolvimento do setor.
Hidroxietilcelulose (HEC), um polímero não iônico solúvel em água, tornou-se um aditivo indispensável nas formulações de revestimentos resistentes ao fogo à base de água. Com excelente espessamento, retenção de água, suspensão, propriedades tixotrópicas e compatibilidade do sistema, o HEC afeta diretamente a estabilidade do armazenamento, a trabalhabilidade, a qualidade do filme e o desempenho final da proteção contra incêndio.
Este artigo discute sistematicamente o mecanismo, as vantagens de desempenho, os critérios de seleção, as aplicações de formulação e a análise comparativa do HEC em revestimentos resistentes ao fogo, fornecendo referência para produção e P&D.
O HEC é produzido pela modificação por eterificação da celulose natural. Suas cadeias moleculares contêm grupos hidroxila e hidroxietil abundantes, permitindo a rápida dissolução em água fria para formar uma solução coloidal uniforme. Nos revestimentos resistentes ao fogo à base de água, o HEC desempenha várias funções importantes:
Os revestimentos resistentes ao fogo normalmente contêm grandes quantidades de pigmentos, cargas e retardadores de chama, o que torna o controle da viscosidade um desafio.
A HEC transmite comportamento pseudoplástico (diluição por cisalhamento):
Isso garante uma espessura uniforme do revestimento e proporciona uma base estável para a expansão intumescente durante a exposição ao fogo.
Os principais componentes dos revestimentos intumescentes resistentes ao fogo incluem:
Devido às diferenças de densidade, pode ocorrer sedimentação e sedimentação rígida.
O HEC forma uma estrutura de rede fraca que estabiliza as partículas sólidas, aumenta a vida útil do armazenamento e evita o desempenho irregular do fogo causado pela sedimentação do enchimento.
O HEC proporciona excelente retenção de água, retardando a evaporação da água e evitando defeitos como:
Aumenta a adesão e a compactação do revestimento, melhorando as propriedades de nivelamento, reduzindo as marcas de pincel e a textura de casca de laranja, equilibrando assim o desempenho decorativo e protetor.
Como um éter de celulose não iônico, o HEC apresenta:
É compatível com emulsões, retardantes de chama, dispersantes e antiespumantes, sem causar floculação ou separação de fases.
O HEC tem um desempenho confiável em ambientes de alta temperatura, secos ou com muito sal, o que o torna adequado para vários sistemas resistentes ao fogo à base de água.
Em altas temperaturas (>200°C), o HEC se decompõe rapidamente sem formar resíduos rígidos que dificultariam a formação de carvão.
Ao garantir filmes de revestimento uniformes, contínuos e densos, o HEC contribui para a expansão estável, a taxa de espumação moderada e o desempenho aprimorado do isolamento térmico durante a exposição ao fogo.
Em sistemas resistentes ao fogo à base de água, CMC, HPMC, e HEC são éteres de celulose comumente usados. Suas diferenças de desempenho influenciam significativamente a seleção de aplicações.
| Índice de desempenho | HEC | CMC (Carboximetilcelulose de Sódio) | HPMC |
|---|---|---|---|
| Tipo iônico | Não iônico | Aniônico | Não iônico |
| Resistência a ácidos/álcalis e eletrólitos | Excelente | Moderado, sensível a eletrólitos | Bom |
| Retenção de água | Excelente | Médio | Excelente |
| Estabilidade da suspensão | Bom | Forte | Bom |
| Formação e aparência do filme | Nivelamento bom e excelente | Moderado, propenso a esfolar | Filme excelente e denso |
| Tixotropia e trabalhabilidade | Moderado, boa resistência à flacidez | Forte e altamente resistente a borrifos | Aplicação moderada e suave |
| Adequação para revestimentos contra incêndio | Universal (tipos ultrafino, fino e grosso) | Revestimentos gerais à base de água | Revestimentos de alta qualidade para formação de filme |
| Custo | Médio | Baixa | Mais alto |
Conclusão:
O HEC oferece o melhor equilíbrio geral em termos de compatibilidade, resistência a eletrólitos, capacidade de trabalho e adaptabilidade de revestimento contra fogo. Ele é o preferido éter de celulose para revestimentos resistentes ao fogo intumescentes à base de água.
Viscosidade média-alta (20.000-50.000 mPa-s)
Grau convencional com equilíbrio ideal de espessamento e suspensão. Adequado para revestimentos ultrafinos e finos de estruturas de aço.
Baixa viscosidade (5.000-15.000 mPa-s)
Adequado para revestimentos aplicados por pulverização de alto fluxo com melhor nivelamento.
HEC de dissolução rápida/dispersível
Ideal para produção industrial. Dissolve-se rapidamente sem grumos, simplificando os processos de dosagem.
Revestimentos contra incêndio ultrafinos / finos à base de água:
0,3%-1,0% (típico: 0,5%-0,8%)
Revestimentos espessos resistentes ao fogo:
0,5%-1,5%, geralmente combinado com bentonita ou sílica pirogênica.
A dosagem excessiva pode causar viscosidade excessivamente alta e secagem lenta; a dosagem insuficiente pode reduzir a estabilidade da suspensão e a resistência ao arqueamento.
| Componente | Peso % | Função |
|---|---|---|
| Emulsão acrílica | 24-28 | Aglutinante formador de filme, adesão |
| Polifosfato de amônio (APP) | 30-35 | Fonte de ácido, promove a formação de carvão |
| Pentaeritritol | 14-16 | Fonte de carbono |
| Melamina | 10-13 | Fonte de gás, expansão de espuma |
| Dióxido de titânio / microesferas ocas | 6-9 | Enchimento, isolamento e reforço |
| HEC (28.000 mPa-s) | 0.5-0.7 | Espessamento, suspensão, retenção de água |
| Dispersante / Antiespumante | 0.4-0.8 | Melhora a dispersão e a aplicação |
| Água | Equilíbrio | Solvente |
Essa formulação oferece boa trabalhabilidade, estabilidade de armazenamento, superfície de revestimento lisa e formação rápida de uma camada densa de carvão isolante durante a exposição ao fogo, atendendo aos requisitos de classificação de resistência ao fogo.
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