防火涂料的研究與進展

俞巍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.056

摘 要：本文依據(jù)不同的分類條件對防火涂料進行了分類；研究了防火涂料的防火原理，并對防火原理進行了歸類；本文研究了常用的3種防火涂料：鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、電纜防火涂料、隧道防火涂料的特點以及將來的發(fā)展趨勢。研究發(fā)現(xiàn)防火涂料是通過隔離、冷卻、化學抑制等實現(xiàn)防火的，其中隔離是最主要的防火方式；鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中厚涂型的耐火極限最高，但較為涂層較厚、裝飾性較差，薄涂型、超薄型的裝飾性較好，但耐火極限較低；電纜防火涂料大多采用膨脹型防火涂料，但其柔韌性、固化后撓曲性存在一定缺陷；隧道防火涂料雖然發(fā)展時間較短，但其防火效果較好；防火涂料未來的發(fā)展趨勢有：解決防火涂料當前存在的問題；利用高新技術(shù)、工藝，制造出綠色、環(huán)保、高效、無毒的防火涂料。

關(guān)鍵詞：防火涂料 防火原理 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 電纜防火涂料 隧道防火涂料

中圖分類號：TG172 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0056-02

在材料、構(gòu)建、建筑等的防火設(shè)計中，部分材質(zhì)本身的防火性能不佳，甚至沒有防火能力。但在某些方面，它們具有其它材料無可替代的優(yōu)勢，如鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕、強度高、塑性強、韌性高、力學性能好、便于制造、施工等特點。在高大空間建筑中，鋼結(jié)構(gòu)是必不可少的。但鋼構(gòu)件的防火性能較差，一旦受到火或高溫煙氣影響，其強度、彈性模量等力學性會急劇變化，最終可能導(dǎo)致建筑失穩(wěn)倒塌[1]。因此，我們需要對鋼結(jié)構(gòu)這類材料采取必要的防火保護措施，防火涂料是常用的一種選擇。

1 防火涂料的分類

防火涂料的種類很多，根據(jù)分類條件的不同，其分類也不同。按用途分為鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、木結(jié)構(gòu)防火涂料、飾面型防火涂料、電纜防火涂料、預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料、隧道防火涂料等；按分散介質(zhì)分為溶劑型防火涂料、水基型防火涂料；按防火機理分為膨脹型防火涂料、非膨脹型防火涂料；按厚度分為厚涂型防火涂料、薄涂型防火涂料、超薄型防火涂料；按基料分為有機防火涂料、無機防火涂料、有機-無機復(fù)合型防火涂料；按裝飾效果分為透明型防火涂料、非透明型防火涂料。

2 防火涂料的防火原理

防火涂料也是依據(jù)滅火基本原理（冷卻、窒息、隔離、化學抑制）實現(xiàn)防火效果的，某一種防火涂料的防火原理一般為以下所述防火原理的一種或者幾種的組合。

冷卻：防火涂料的膨脹發(fā)泡、產(chǎn)生氣體等反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，可以用于降低被保護基材周圍的溫度，從而起到防火作用。

隔離：防火涂料為難燃性或不燃性物質(zhì)，可以防止被保護基材直接接觸空氣、火源，從而起到防火作用。

化學抑制：含氮防火涂料受熱后可以分解出NO、NH3等基團，與燃燒反應(yīng)中的有機游離基化合，中斷連鎖反應(yīng)，阻止被保護基材燃燒，從而起到防火作用[2]。

3 常用防火涂料發(fā)展趨勢研究

3.1 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料發(fā)展趨勢

每個類型的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料都存在著一定的局限性和缺點。目前，人們越來越重視生態(tài)問題以及人們的健康和生命安全，筆者認為鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的發(fā)展方向主要有以下幾點。

（1）增強防火涂料的耐火極限。目前耐火極限較高的為厚涂型防火涂料，薄涂型和超薄型的防火極限都較小為2h，耐火性能需要進一步提高。

（2）薄涂型和超薄型在遇火時，會釋放出危害人們身體健康的有毒氣體[3]；研究、開發(fā)出新型高效、環(huán)保、低毒甚至無毒的薄涂型和超薄型防火涂料是將來所需。

（3）打破傳統(tǒng)的配方體系，利用高新技術(shù)，研究開發(fā)出性能更加優(yōu)異的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料新品種。

（4）提升防火涂料的耐候性，阻止防火涂料的剝落、老化。

（5）在追求防火效果的同時，繼續(xù)提升防火涂料的裝飾效果，使防火涂料與裝飾材料相統(tǒng)一。

3.2 電纜防火涂料發(fā)展趨勢

電纜是電力事業(yè)的基本材料，電纜火災(zāi)發(fā)展迅猛，蔓延速度極快，30～60s內(nèi)便能蔓延到100m以外，而且會產(chǎn)生大量的毒、害氣體和濃煙，撲救十分困難。電纜防火涂料便是一種防止電纜起火的有效措施，筆者認為電纜防火涂料發(fā)展趨勢主要有以下幾點。

（1）雖然膨脹型防火涂料的韌性較好，但是還是存在一定的不足，涂料固化后撓曲性會降低，容易開裂、剝落，應(yīng)研究開發(fā)出對電纜外皮有良好附著力、柔韌性好、耐彎曲的防火涂料。

（2）電纜防火涂料的耐火極限一般較短，應(yīng)加強阻燃劑、防火涂料隔熱性的研究，開發(fā)出耐火極限高的防火涂料。

（3）目前的電纜防火涂料包含一些有毒物質(zhì)或遇火會產(chǎn)生毒、害氣體，應(yīng)加強研究用無危害物質(zhì)代替有毒物質(zhì)，開發(fā)出更加環(huán)保、健康的防火涂料。

3.3 隧道防火涂料發(fā)展趨勢

隧道防火涂料和電纜防火涂料一樣也是在飾面型防火涂料基礎(chǔ)上結(jié)合自身要求發(fā)展起來的一種防火涂料。由于隧道一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而且空間相對較小，且存在一定的封閉性。隧道火災(zāi)會使隧道溫度會急劇升高，煙氣蔓延速度極快。如果沒有采取一定的防火措施，鋼筋混凝土容易受到破壞造成隧道坍塌事故。筆者認為隧道防火涂料發(fā)展趨勢主要有以下幾點。

（1）發(fā)展薄型、超薄型隧道防火涂料，以避免涂層較厚的缺陷。

（2）由于隧道的特殊的結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)的水汽容易使防火涂料上存有水，而現(xiàn)有的防火涂料耐水性較差，因此其耐水性應(yīng)作為今后的一個研究要點。

（3）發(fā)展粘結(jié)強度大的防火涂料，避免噴灑在隧道上的防火涂料受到重力的作用出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。

（4）發(fā)展環(huán)保型綠色隧道防火涂料使用，減少、杜絕毒性物質(zhì)用于隧道防火涂料。

4 結(jié)論

通過本文對防火涂料的研究可以得出以下結(jié)論。

（1）防火涂料是通過隔離、冷卻、化學抑制實現(xiàn)被保護材質(zhì)防火的，其中隔離是防火涂料最主要的防火方式。

（2）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料一般分為厚涂型、薄涂型、超薄型，厚涂型的耐火極限較高但涂層較厚、裝飾性較差；而薄涂型、超薄型的裝飾性較好，但耐火極限較低。

（3）電纜防火涂料大多采用膨脹型防火涂料，但其柔韌性、固化后撓曲性還存在一定的缺陷，且遇火會產(chǎn)生毒性煙氣。

（4）隧道防火涂料雖然發(fā)展時間較短，存在涂層較厚、粘結(jié)力低、耐水性較差等缺點，但其防火性能較好。

（5）目前各類防火涂料存在的問題比較明確，將來防火涂料的發(fā)展趨勢便是解決這些問題，利用高新技術(shù)、工藝，制造出綠色、環(huán)保、高效、無毒的防火涂料。

參考文獻

[1] 張國維，朱國慶，黃麗麗.大空間建筑火場鋼構(gòu)件升溫實驗與理論模型[J].中國礦業(yè)大學學報，2013，42（3）：370-374.

[2] 趙宗治.我國防火涂料現(xiàn)狀與發(fā)展[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2000（12）：13-17.

[3] 張勝初.鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的應(yīng)用與發(fā)展方向[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2014（8）：70-71.endprint