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Hybrid-Nanoflammschutzmittel steigert Brandschutz von Stahl
Ein chinesisches Forschungsteam hat ein organisch-anorganisches Hybrid-Nanoflammschutzmittel (HP@ZIF) entwickelt, das in Kombination mit Ammoniumpolyphosphat und einem Triazin-Carbonisierungsmittel in Epoxidharz-basierten intumeszierenden Brandschutzbeschichtungen für Stahlkonstruktionen bemerkenswerte Ergebnisse in Bezug auf Feuerbeständigkeit und Rauchunterdrückung liefert.
Intumeszierende Brandschutzbeschichtungen (Intumescent Fire-Retardant Coatings, IFRCs) haben sich in den vergangenen Jahren als zentrale Strategie zur Erhöhung der Brandsicherheit von Stahlkonstruktionen etabliert. Herkömmliche Systeme stoßen jedoch häufig an ihre Grenzen, wenn es darum geht, hohe Anforderungen an Umweltverträglichkeit, effizienten Feuerwiderstand und Rauchunterdrückung gleichzeitig zu erfüllen. Ein Forschungsteam aus China hat nun ein organisch-anorganisches Hybrid-Nanoflammschutzmittel namens HP@ZIF entwickelt und dieses gemeinsam mit einem Ammoniumpolyphosphat/Triazin-Carbonisierungsmittel (APP/CFA) in eine Epoxidharzmatrix (EP) eingearbeitet.
Die Rückseitentemperaturmessungen an beschichteten Stahlplatten zeigten eine deutliche Verbesserung der Wärmedämmung. Nach 20 min sank die Temperatur auf der Rückseite von 576 °C bei unbeschichtetem Stahl auf 187 °C bei der optimierten Beschichtung S3. Dies entspricht einer Wärmedämmeffizienz von 67,5 %. Parallel dazu stieg das Expansionsverhältnis der Kohleschicht signifikant an, was die Schutzwirkung zusätzlich untermauert.
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Reduzierte Wärmefreisetzung und Rauchentwicklung
Im Cone-Calorimeter-Test (CCT) zeigte die neue Beschichtung eine Reduktion der Gesamtwärmefreisetzung (THR) um 70,1 %, der Gesamtrauchfreisetzung (TSR) um 72,0 % sowie der Feuerausbreitungsrate (FIGRA) um 90,2 %. Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Raman-Spektroskopie belegten, dass sich nach der Verbrennung eine dichte, kontinuierliche Kohleschicht mit verbesserter mechanischer Integrität und thermischer Barrierewirkung ausbildet.
Besonders bemerkenswert ist, dass die Beschichtung ihre hervorragende Feuerbeständigkeit auch nach 7 d Wasserimmersion beibehielt. Damit erfüllt sie eine zentrale Anforderung für den praktischen Einsatz im Baubereich und bietet eine wirtschaftliche sowie effiziente Lösung zur Verbesserung des Brandschutzes moderner Gebäude.
Quelle: Bao, Q. et al. Hierarchical hybrid nano-structured flame retardant HP@ZIF for improving fire resistance and smoke suppression of intumescent fire-retardant coatings. J. Coat. Technol. Res. 23, 2775–2789 (2026).
