Phenylboronic acid-decorated ZrP nanosheets for enhancing fire resistance, smoke suppression, and water/acid/alkali tolerance of intumescent coatings

膨胀的 阻燃剂 烧焦 材料科学 炭化 烟雾 化学工程 复合材料 废物管理 工程类 热解
作者
Cheng Wang,Siqi Huo,Guofeng Ye,Qiu Shi,Zhengping Fang,Hao Wang,Zhitian Liu
出处
期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects [Elsevier]
卷期号:655: 130292-130292 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.colsurfa.2022.130292
摘要

To enhance the integrated properties of intumescent fire-resistant coatings (IFRCs) for structural steel, multifunctional phenylboronic acid-decorated zirconium phosphate (ZrP-M) nanosheets were fabricated in this work. The ZrP-M nanosheets featured superior char-forming capacity, flame-retardant effect and hydrophobicity, which simultaneously enhanced the fire resistance, smoke suppression, thermal stability, and water/acid/alkali tolerance of IFRCs. Compared with the unmodified IFRC, the IFRC with 3 wt% ZrP-M (IFRC-4) showed 74.3%, 74.5% and 41.9% reductions in the peak heat release rate (PHRR), total heat release (THR) and total smoke release (TSR). Meanwhile, the IFRC-4 exhibited significantly improved charring capacity and water tolerance, of which the char yield and water contact angle reached 70.9% and 116.9°. The superior fire retardancy and carbonization ability of IFRC-4 enabled it to outperform previous fire-retardant coatings. The introduction of ZrP-M nanosheets also improved the acid and alkali resistance of IFRC. In a fire, the ZrP-M mainly promoted the formation of highly intumescent and compact chars in the condensed phase, thereby strengthening the fire resistance of IFRC. Thus, this work offers an integrated strategy to prepare fire-resistant, smoke-suppressive, thermally-stable and water/acid/alkali-tolerant coatings via introducing versatile ZrP nanosheets, which are expected to find ubiquitous applications in modern construction.
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