淺析防火涂料的研究與發(fā)展方向

[摘 要] 防火涂料涂覆于物體表面，在遇火時涂膜本身難燃或不燃，對基材有較好的保護作用，為滅火和人員撤離贏得了時間。因此對它的研究和應用已引起了世界各國的高度重視，本文就防火涂料的研究與發(fā)展方向進行淺析。

[關鍵詞] 防火涂料 阻燃機理 評估方法

隨著高分子材料在各種場合的廣泛應用，火災的潛在危險也在增加，許多建筑物構件在高溫下失去荷載能力導致建筑物坍塌，給人們生命財產造成巨大損失。防火涂料涂覆于物體表面，在遇火時涂膜本身難燃或不燃，對基材有較好的保護作用，為滅火和人員撤離贏得了時間。因此對它的研究和應用已引起了世界各國的高度重視。

一、防火涂料阻燃機理研究

關于防火涂料阻燃機理的報道較少，而且主要是一些定性的討論，但從防火涂料研究和生產單位在實行工作中遇到的一些問題來看，對防火涂料的阻燃機理進行研究勢在必行，其理論意義和實際意義都非常重大。

1.非膨脹型防火涂料的阻燃機理

防火涂料在燃燒中吸收大量的熱量，使溫度難以上升，其自身不燃燒并形成一層隔絕氧氣的釉狀保護層，對物體起到一定的保護作用，但隔熱性能較差。

2.膨脹型防火涂料的阻燃機理

膨脹型防火涂料平常保持普通涂膜狀態(tài)，遇火時，涂層發(fā)生軟化熔融，膨脹形成海綿狀或蜂窩狀炭化層。對磷-氮-炭的防火膨脹體系用熱分析(TG和DTA)、掃描電鏡(SEM)能譜儀(EDS)和X 射線衍射(XRD)等方法研究得到如下結論:脫水成炭劑(APP)受熱分解生成酸;多羥基碳化劑(季戊四醇)在酸的催化下脫水分解成炭;基料中樹脂受熱熔融在發(fā)泡劑(三聚氰胺)的作用下膨脹發(fā)泡，同時進一步形成炭化層。根據 X 射線衍射圖分析表明，這種炭化層屬于無定型炭結構，其實質是石墨的微晶體，所以一旦形成這種泡沫狀炭化層，其本身很難燃燒，又有很好的隔氧、隔熱作用，有效的阻止燃燒繼續(xù)進行。

3.防火涂料的阻燃機理有以下幾種

凝集相界面反應的阻滯;能阻滯氣體燃燒的氣體阻燃劑的氣相反應;阻燃劑吸熱分解或吸熱氣體反應對燃燒的阻滯;產生能稀釋氣相反應物濃度的不燃氣體;形成能阻礙對底材供熱或阻滯反應物轉移至火焰區(qū)域的隔離區(qū)。

二、防火涂料的評估方法研究

產品的標準和方法標準給防火涂料的研究開發(fā)、推廣應用和產品質量監(jiān)督管理提供統(tǒng)一的技術依據。但由于材料在溫度條件下的復雜性，單一的評價方法很難表征防火涂料的阻燃特性，特別是隨著科學技術的發(fā)展，對阻燃材料的評估的目標是力求實驗結果與實際情況之間具有較好的關聯(lián)性。

為了全面的表征一項阻燃產品，從阻燃體系的各種原材料開始到阻燃制成品在不同環(huán)境條件下，在不同溫度受熱條件下，直至不同燃燒狀態(tài)下的氣相和凝聚相的分解產物都要進行分析，并進行與實際使用性能有關的評價，即要從阻燃產品的外觀色澤開始，直至分解氣體的毒性都要進行分析、鑒定和評價。因此，必須綜合地運用各種分析測試方法。

先進的涂料檢測技術目前對防火涂料的常規(guī)檢權在于外觀、顏色、光澤、粘度、表干時間、固體含量、硬度、沖擊強度、粘結強度、耐水性等宏觀檢測來評價防火涂料性能。將X射線分為析儀、X射線光電子光譜儀、自動電子光譜儀、離子微分析儀、富里葉紅外光譜、紫外光譜儀、紅外光譜儀、核磁紅振儀、色差計、錐形量熱儀、熱分析儀、掃描點鏡現代化儀器用于涂膜性能測驗，可深入到內部測驗試結構和界面狀態(tài)，進行微觀控制，對研究產品的阻染機理，產品配方的設計、研制、改性，產品煙和毒性氣體的釋放、火模型化研究以及高分字產品阻燃的研究、開發(fā)和應用具有很大的促進作用。

三、防火涂料的發(fā)展方向

防火涂料關鍵部分是阻燃劑，近年來，阻燃技術的研究和阻燃產品的開發(fā)應用已受到各界重視。主要的發(fā)展方向有:

1.開發(fā)多效、高效、低水溶性脫水成炭催化劑和發(fā)泡劑。

2.多種阻燃劑協(xié)同作用合理搭配。

3.環(huán)保型防火涂料

目前保護環(huán)境、節(jié)約能源的呼聲越來越高，防火涂料也隨著整個涂料工業(yè)向節(jié)能、底污染、高性能方向發(fā)展。水性涂料由于無毒安全、節(jié)約資源、保護環(huán)境、成為建筑涂料發(fā)展主要方向，也將是涂料品種革的最終歸宿。堅持發(fā)展水性防火涂料，盡量減少或避免因生產、施工或燃燒造成環(huán)境污染和人身危害，研制水星膨脹型防火涂料將成為主要發(fā)展方向，同時著眼與一步提高涂層的耐水性、防火性及裝飾性。

4.膨脹型和非膨脹型防火涂料相結合

配方中既含有膨脹型組分，又含有較多耐火填料組分，還假如高熔點的無機纖維等，使涂料在高溫火焰作用下形成低膨脹率的高強灰化層，確保膨脹涂層長時間耐火隔熱而不脫落。例如。LB 鋼結構膨脹型防火涂料就采用無機和有機復合粘結劑。而在P——C——N膨脹防火體系中加入新型耐火絕熱材料，起到“晶核”和“鋼筋”的作用。

5.采用輻射交聯(lián)、等離子改性接枝等技術進行高分子材料阻燃改性研究。國內外在阻燃劑方面努力向超細化、微膠囊化、表面處理、協(xié)同增效復合化等方面進行產品開發(fā)。新型鹵系阻燃劑的發(fā)展趨勢是提取高分子量，改進分子結構，添加防滴落助劑，提高耐熱性、耐噴霜性、加工性和衛(wèi)生安全性，同時找尋多溴二苯醚的代用品也將受到重視。

隨著有機合成材料的大量應用，其難燃化問題也日益突出。含鹵素等難燃化的有機聚合物往往導致材料的物性變劣，使用壽命縮短、價格提高。采取在其表面涂覆防火涂料的辦法來進行防火保護，不但能保持原來有機合成材料的優(yōu)良性能，而且經濟適用。另外，防火涂料在有機合成材料上的應用也有廣闊的前景。

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