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수성 내화도료 내노화 특성에 미치는 폴리인산암모늄의 중합도 영향

전문가 제언: ○ 인명 및 재산에 위험이 큰 화재를 예방하고 그 영향을 줄이기 위해 새로운 방법들이 계속적으로 연구 개발되어 오고 있다. 절연 시스템으로 이루어진 수동적 내화 재료들은 통상 철골구조를 보호하기 위해 사용되는 것으로 발포성 도료들은 주변 온도가 1100℃를 넘을 때 1-3시간 동안 철강재의 온전함을 유지하도록 가혹한 조건 하에서 작동하도록 설계된다.

○ 발포성도료들은 열에 노출되면 팽창된 다세포 층을 형성하고 급격한 온도 상승에 대해 기재를 효과적으로 보호하는 단열 막 역할을 하여 기재의 구조적 온전함을 유지하며 바인더에 의해 서로 결합된 3개의 “활성” 성분인 산 공급원(보통 폴리인산암모늄이나 무기산), 탄소 공급원(차르 형성 고분자나 폴리올 등) 및 발포제(예로 멜라민)로 이루어진다. 특히 폴리인산암모늄(APP)은 발포성 도료의 산 공급원으로써 가장 빈번히 사용되는 것으로 도료 건조성분 중 약 30wt%를 차지한다.

○ 폴리인산암모늄(APP)은 [NH4PO3]DP의 화학식을 갖는 물질로 짧은 사슬들의 APP(DP<100)는 물에 민감하고 열적으로 불안정하여 코팅 후 경시변화에 의한 내화특성 저하가 예상된다. 이 연구에서는 내화 도료의 산 공급원(acid source)으로 중합도(DP=5, 30, 78, 125, 184)가 다른 5가지 APP를 사용하여 가속 노화시험 후 도료의 내노화 특성에 미치는 DP 영향들을 연구한 것으로 높은 DP의 APP를 사용한 도료는 열안정성과 우수한 발포 성능 및 내화 성능을 양호하게 유지할 수 있었다.

○ 국내의 경우, 최근 1000℃이상의 고온에서 3시간의 내화성능을 확보할 수 있는 도료들이 개발되어 국내 기술에 미치는 직접적인 영향은 적을 것이나, 높은 DP(DP=184)의 APP 제제; 에폭시/경화제/APP/MEL(멜라민)/PER(펜타에리트리톨)/TiO2/세피올라이트= 31/5/26/16/12/6/4wt %는 노화과정 중 APP가 도료 외부로의 이동속도가 작아 그것의 손실이 방지되고 도료의 발포 성능과 내화 성능을 양호하게 유지시킬 수 있음을 밝히고 있어 관련 제품개발에 많은 참고가 될 것으로 기대된다.

저자: Ying Dong, Guojian Wang, Qin Su
자료유형: 니즈학술정보