非膨胀型和膨胀型防火涂料的特点及发展前景研究

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【摘 要】 本文首先介绍了防火涂料的分类，从防火机理、技术性能等几个方面阐述了非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料各自的特点，然后结合实际情况，提出了一些防火涂料的发展方向和设想。

【关键词】 非膨胀型防火涂料 膨胀型防火涂料 发展方向

随着社会经济和科学技术的不断发展，一些大型建筑工程、电缆工程大量产生，建筑空间结构的复杂性、易燃可燃材料的大量使用以及作为高科技产业基础的通讯业的迅猛发展，各类火灾危险也随之增大。火灾中，因为耐火极限达不到足够的要求，很多建筑发生坍塌，大量电缆被烧损，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。面对火灾的威胁，国内外相关部门及科研机构积极寻求保护方法提高建筑物以及电缆等的耐火极限，防火涂料也应运而生。

1 非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料

所谓防火涂料，是一种涂刷在木材、纤维板、纸板、塑料等易燃建筑基材或涂于电缆、金属构件的表面，起防火保护和装饰作用的专用涂料。防火涂料可以阻止火焰迅速蔓延，防止小火酿成大灾，阻止火势的蔓延扩大，以便给消防人员赢得抢救时间。防火涂料根据不同标准有不同的分类方法：按防火机理的不同防火涂料可分为非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料；非膨胀型防火涂料基本上是以硅酸钠为基材，掺入石棉、云母、硼化物之类的无机盐。非膨胀性防火涂料按照成膜物质的不同，可分为有机和无机两种类型。膨胀型防火涂料一般由催化剂、炭化剂和发泡剂三部分组成。

2 非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料的防火原理

2.1 非膨胀型防火涂料

非膨胀型防火涂料主要通过三条途径发挥防火作用。其一是涂层自身的难燃性或不燃性；其二是在火焰或高温作用下分解释放出不可燃性气体（如水蒸气、氨气、氯化氢、二氧化碳等），冲淡氧气和可燃性气体；其三是在火焰或高温条件下形成不可燃性的无机“釉膜层”。该釉膜层结构致密，能有效的隔绝氧气，并在一定时间内有一定的隔热作用。

2.2 膨胀型防火涂料

膨胀型防火涂料常温下与普通漆膜无异，但在火焰或高温作用下，涂层剧烈发泡炭化，形成一个比原涂膜厚几十倍甚至几百倍的难燃的泡沫炭化层。它可以隔绝外界火源对底材的直接加热，从而起到阻燃的作用。防火涂层发泡后，涂层增厚几十倍，而导热系数却大幅减小。因此，通过泡沫炭化层传递给底材的热量只有未膨胀涂层的几十分之一，甚至几百分之一，从而能有效的阻止外部热源的作用。另一方面，在火焰或高温下，涂层发生的软化、熔融、蒸发、膨胀等物理变化及聚合物、填料等组分发生的分解、降解、化合等化学变化也能吸收大量的热能，抵消一部分外界作用于物体的热，从而对被保护底材的受热升温过程起延滞作用。

另外，涂层在高温下分解出的不燃性气体能稀释有机物热分解产生的可燃性气体及氧气的浓度，抑制燃烧的进行。所以膨胀型防火涂料是一种比较有效的延燃涂料。它遇小火不燃，离火自熄。在较大火势下能阻止火焰的蔓延，减缓火苗的传播速度。

3 非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料的技术特点

3.1 技术性能

由于膨胀型防火涂料主要依靠配方中有机成分的物理化学反应起作用，任何影响涂料炭化膨胀性质的因素都将影响其最终的防火性能，很难保证在涂装较长时间后还能为构件提供预期的防火保护，所以对膨胀型防火涂料的抗震性、抗变性初期干燥抗裂性等要求都相对较高。

目前以聚磷酸铵（APP）/季戊四醇（PER）/三聚氰胺（EN）为阻燃剂的膨胀型防火涂料应用最广泛，但这类涂料的耐高温性、耐老化性及耐水性都较差。现在广泛使用的水性苯丙、纯丙涂料尽管具有较好的耐寒性和保光性、附着力强等特点，但是其耐热性较差，高温易返粘、易粘尘，低温时易变脆，透气性也较差。由于对非膨胀型防火涂料的研究较早，研究较为透彻，所以其理化性能较好，被广泛的应用于室外以及隧道等对防火涂料理化性能要求较高的地方。

3.2 施工场所

非膨胀型防火涂料的涂层厚度较膨胀型防火涂料的涂层厚度大，因此涂刷次数较多，在施工上较为复杂。而且由于非膨胀型防火涂料的涂层过厚，从外表来看极不美观，因此在很多装饰性、美观性要求比较高的场所常使用膨胀型防火涂料。

由于非膨胀型防火涂料的耐火极限明显的高于膨胀型防火涂料，同时它还具有容重轻、热导率低、耐火绝热性好等优点.最突出的特点是可靠性高，只要不脱落、不开裂，其耐火性能就能保持原有的性能。因此在耐火极限要求比较高的场所，如大型图书馆、大型体育馆等重要场所，要使用非膨胀型防火涂料，增强建筑结构的耐火极限，在火灾发生时最大限度的控制火势，减少财产损失和人员伤亡。

3.3 其他方面

膨胀型防火涂料按分散介质可分为溶剂型膨胀防火涂料和水性膨胀防火涂料。溶剂型防火涂料在施工时溶剂会挥发，对环境有污染。薄涂型防火涂料的配方组成比厚涂型防火涂料复杂。产品的技术难度较大，其研究和应用都相对滞后于厚型钢结构防火涂料。

4 发展方向

由于非膨胀型防火涂料比较厚重，不美观，所以膨胀型防火涂料被越来越广泛的使用。现在主要介绍以下膨胀型防火涂料的方展方向。

4.1 面向环保，向环保型方向发展

但是，由于在膨胀型防火涂料中往往含有一些有害的化学成分，在火灾时造成了二次污染，所以在以后的研究过程中应更加重视环保的因素，大力发展环保型防火涂料，如水性防火涂料等，尽量减少或避免因生产、施工或燃烧造成环境污染和人身危害。

4.2 面向节约，向低成本型方向发展

由于膨胀型防火涂料的生产工艺比较复杂，技术含量较高，因此成本较高。但是随着防火涂料的广泛应用，降低防火涂料的成本迫在眉睫。在以后的研制和生产过程中，要在保证防火涂料性能的前提下，降低成本的必须的。

4.3 开拓思路，寻求高性能膨胀材料

突破传统的膨胀体系和模式，寻求高性能自膨胀材料.进一步提高涂层的耐火性能。如：开发复合高效低水溶性脱水成炭催化剂、成炭剂和发泡剂；通过多种阻燃剂协同作用合理搭配，借助协同效应提高涂层的阻燃效果；在涂料构成中尽量不用或减少易燃物，引入不燃物和金属颜料或抗红外线颜料，使涂层自身不燃或难燃，并能产生较强的散热或反射作用；防火涂料与降温材料联合应用，更好的降低热的传导。

参考文献：

[1]肖新颜.《膨胀型防火涂料的阻燃机理研究》.华南理工大学学报（自然科学版），2012，（12）.

[2]张泽江.《新型超薄型钢结构防火涂料》.消防技术与产品信息，2012（1）.