水性膨脹型防火涂料的現(xiàn)狀和應(yīng)用

黃普銘

(廣東省韶關(guān)市消防救援支隊(duì)，廣東 韶關(guān) 512026)

當(dāng)前時(shí)代，科技水平取得了質(zhì)的飛躍，水性膨脹型防火涂料具備涂層薄、涂覆量少、粘結(jié)強(qiáng)度高、不易脫落等多種優(yōu)勢(shì)，取代了傳統(tǒng)溶劑型防火涂料，并成為使用范圍最廣、涂覆面積最多、使用量最大的防火涂料之一。同時(shí)，作為一種環(huán)境友好型防火涂料，水性膨脹型防火涂料對(duì)環(huán)境污染低，有機(jī)揮發(fā)物少，近年來也成為了防火涂料的新發(fā)展方向[1]。

1 水性膨脹型防火涂料防火機(jī)理

水性膨脹型防火涂料是以水作為分散介質(zhì)且涂層厚度保持在3 mm以內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其成膜物以有機(jī)高分子樹脂為主，通常情況下乳液型更多，待填料加入之后，如碳源、阻燃劑及發(fā)泡劑等，防火體系即可形成，一旦有火災(zāi)出現(xiàn)，會(huì)有致密且均勻的一層海綿狀或蜂窩狀碳質(zhì)泡沫層形成，有利于鋼構(gòu)件耐火極限的提升[2]。在火焰高溫作用下，水性膨脹型防火涂料涂層會(huì)逐漸分解出降低可燃?xì)怏w及空氣中含氧濃度的惰性氣體，能夠減緩燃燒或使其自熄。與火遭遇后，涂層膨脹發(fā)泡，會(huì)有隔熱覆蓋層形成，發(fā)泡層可將氧氣隔絕，同時(shí)在1 000 ℃左右的高溫下，其與鋼基材的粘結(jié)性較強(qiáng)，隔熱性也十分良好，熱導(dǎo)率不高，可一定程度上延緩熱量傳遞至被保護(hù)基材的速度，從而火焰及高溫?zé)o法直接影響鋼構(gòu)件，防火隔熱效果十分突出。

2 水性膨脹型防火涂料性能

就水性膨脹型防火涂料而言，其附著力、耐久性、防火性能及裝飾效果相當(dāng)突出，且具備舒適、安全及環(huán)保等特性。水性膨脹型防火涂料的特性主要包含下述四點(diǎn)：其一，環(huán)保特性。突出綠色及環(huán)保項(xiàng)目，在建筑材料的挑選及應(yīng)用過程中，必須對(duì)環(huán)保特性予以足夠關(guān)注，以便最大限度控制有機(jī)溶劑等揮發(fā)性有機(jī)物。水性膨脹型防火涂料的應(yīng)用，1 m2鋼結(jié)構(gòu)表面積1.5 h防火時(shí)間內(nèi)排放的有機(jī)溶劑至少會(huì)減少530 g，而這還是將清洗工具及設(shè)備使用的有機(jī)溶劑除開在外之后的結(jié)果；其二，安全特性。水性膨脹型防火涂料并不是易燃材料，以水作為分散介質(zhì)，不含有機(jī)溶劑，施工現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)出現(xiàn)著火的情況，油漆揮發(fā)的溶劑引發(fā)火災(zāi)或爆炸的情況也不存在。水性膨脹型防火涂料不含氯，即便是有火災(zāi)事故發(fā)生，也不會(huì)有含氯有毒氣體產(chǎn)生，可規(guī)避吸入式中毒；其三，舒適特性。水性膨脹型防火涂料不含有機(jī)溶劑，以水為分散介質(zhì)，幾乎不會(huì)散發(fā)氣味，因而不論是哪個(gè)階段的涂裝施工，周邊環(huán)境都不會(huì)有惡臭產(chǎn)生；其四，施工特性。水性膨脹型防火涂料施工方便，擁有幾乎一致于溶劑型防火涂料的干燥速度，噴涂施工單道膜厚并不低，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工。

此外，目前使用的傳統(tǒng)溶劑型防火涂料，需要將聚磷酸銨(APP)添加至防火涂料中，從而促進(jìn)防火涂料在火災(zāi)條件下的受熱膨脹。在完成施工后的防火涂料，APP易受水分侵蝕，故而APP應(yīng)當(dāng)被有機(jī)包覆，促成其抗水性能的長(zhǎng)期存在。而這恰好突出了防火涂料面漆致密性和耐蝕性是其耐水汽侵蝕能力的決定性因素[3]。相對(duì)而言，水性膨脹型防火涂料能夠良好的與聚氨酯面漆、聚硅氧烷面漆及丙烯酸面漆等市場(chǎng)常見面漆相容，擁有更為顯著的抗水氣侵蝕性能，故而鋼結(jié)構(gòu)受水而出現(xiàn)早期腐蝕的問題并不會(huì)產(chǎn)生。

3 水性膨脹型防火涂料的應(yīng)用

3.1 呼吸幕墻上的應(yīng)用

建筑呼吸幕墻在通風(fēng)換氣層空氣流通及循環(huán)作用的影響下，其內(nèi)層幕墻基本保持著一致于室內(nèi)溫度的溫度，兩者之間僅存在極小的差異。但是，存在于呼吸幕墻內(nèi)的通風(fēng)換氣層，卻也是消防安全隱患的引發(fā)根源之一。2012年，由我國(guó)公安部研發(fā)了一種專用于呼吸幕墻且兼具防火與通風(fēng)功能的封堵系統(tǒng)，該系統(tǒng)在美觀、通風(fēng)方面不存在缺陷[4]。正常使用下的呼吸幕墻，呼吸墻內(nèi)空氣能夠自由的在防火網(wǎng)網(wǎng)孔間流通。防火網(wǎng)上的防火涂層在發(fā)生火災(zāi)并受熱之后，會(huì)有膨脹反應(yīng)出現(xiàn)，此時(shí)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)形成可將防火網(wǎng)堵住的隔熱耐火性防火材料，阻礙幕墻呼吸腔中熱量與煙氣的自由流通，可對(duì)火災(zāi)水平或豎向的蔓延產(chǎn)生抑制作用。該呼吸幕墻防火封堵系統(tǒng)中，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的防火網(wǎng)發(fā)揮著主要作用，而水性膨脹型防火涂料恰好便是此類防火網(wǎng)制造過程中采用的膨脹型材料。

3.2 木質(zhì)防火門上的應(yīng)用

將5%的炭粉加入水性膨脹型防火涂料中，調(diào)整其為銀灰色，隨后均勻地在木質(zhì)防火門受火面上進(jìn)行涂抹，保持500 g/m2的涂布量并干燥3 h，涂料干膜保持在0.25 mm的平均厚度。將防火門安置在國(guó)家建材防火檢驗(yàn)中心豎式爐內(nèi)，對(duì)木質(zhì)防火門耐火性進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，檢測(cè)依據(jù)采取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《防火門》(GB12955—2008)[5]。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該木質(zhì)防火門具有2 h 10 min 的耐火極限，其表面會(huì)有一層輕質(zhì)擋火層形成；另用相同方法制備，并未在其受火面涂抹水性膨脹型防火涂料的木質(zhì)防火門，以相同的檢測(cè)依據(jù)對(duì)其耐火性進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，耐火極限僅有1 h 30 min，兩者相差40 min。

根據(jù)上述分析不難發(fā)現(xiàn)，因有一層0.25 mm平均厚度的水性膨脹型防火涂層包覆在木質(zhì)防火門受火面，從而耐火極限增長(zhǎng)了40 min左右，由此證實(shí)了水性膨脹型防火涂料可促進(jìn)木質(zhì)防火門耐火極限的顯著提升。

3.3 厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料上的應(yīng)用

均勻地在厚型鋼結(jié)構(gòu)涂料表面進(jìn)行水性膨脹型防火涂料的涂抹，保持200 g/m2的涂布量并持續(xù)24 h干燥，涂料干膜保持在0.21 mm的平均厚度，涂料涂層保持在27 mm的厚度。對(duì)厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火性展開測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)依據(jù)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》，3 h后，鋼梁撓度37.9 mm。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有輕質(zhì)擋火層出現(xiàn)在厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料表面；而將同種厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂抹在鋼梁上，厚度27 mm，對(duì)厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火性展開測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)依據(jù)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火極限為2 h 40 min，鋼梁撓度210 mm。

根據(jù)上述分析不難發(fā)現(xiàn)，將水性膨脹型防火涂料涂抹在厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料表面，有利于鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的提升[6]。之所以如此，是因?yàn)楦邷叵碌乃耘蛎浶屯苛蠒?huì)膨脹發(fā)泡，形成一種輕質(zhì)擋火層，該擋火層能在一定程度上緩解厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料表面所承受的熱沖擊，其表面在傳遞熱量時(shí)，會(huì)受到抑制，同時(shí)還能延緩鋼結(jié)構(gòu)彎曲變形。所以，在厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料上涂抹水性膨脹型防火涂料，有利于其耐火極限的提升。

3.4 防火保險(xiǎn)柜上的應(yīng)用

均勻地在防火保險(xiǎn)柜表面進(jìn)行水性膨脹型防火涂料的涂抹，保持400 g/m2的涂布量并干燥3 h，最終形成一層0.20 mm平均厚度的涂料干膜。防火保險(xiǎn)柜轉(zhuǎn)至防火保險(xiǎn)柜試驗(yàn)爐內(nèi)，在標(biāo)準(zhǔn)耐火升溫曲線的加溫下，防火保險(xiǎn)柜內(nèi)部溫度1 h后提高4 ℃[7]。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有一層厚15 mm的白色防火膨脹層出現(xiàn)在防火保險(xiǎn)柜外表面，保險(xiǎn)柜支架、鐵皮并未有明顯變形產(chǎn)生，其內(nèi)放置的小白鼠依舊存活；另在相同檢測(cè)條件及方法下展開對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)象表面沒有涂抹水性膨脹型防火涂料，防火保險(xiǎn)柜內(nèi)部溫度在30 min后便提高40 ℃，內(nèi)置小白鼠無一存活。

根據(jù)上述分析不難發(fā)現(xiàn)，保險(xiǎn)柜表面涂抹了水性膨脹型防火涂料之后，在1 h試驗(yàn)完成之后，其內(nèi)溫度的上升僅有4 ℃，能夠有效保障保險(xiǎn)柜內(nèi)小白鼠的生命，因而水性膨脹型防火涂料發(fā)揮著重要的作用。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國(guó)涂料工業(yè)的發(fā)展方向逐漸轉(zhuǎn)化為節(jié)能、高性能、低污染。水性膨脹型防火涂料具有舒適、安全及環(huán)保等特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)溶劑型防火涂料運(yùn)輸貯存與使用不安全、毒性大及養(yǎng)護(hù)周期長(zhǎng)等不足，既能為生產(chǎn)與施工人員的安全和健康提供保障，又有利于環(huán)境保護(hù)。因此，其憑借自身環(huán)保、防火性能及施工安全等方面的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用日益廣泛，成為了防火涂料的主要發(fā)展方向以及各類工程項(xiàng)目的首選。