水性膨脹型防火涂料的現狀和應用

王晨光　王晉芳　徐超　岑世杰　徐境一　艾金毅

摘要：防火涂料是防止產生火災、延緩火勢蔓延的功能性涂料。對于膨脹型防火涂料而言，其外表面具有美觀性，在實際應用期間比較省料并且容易施工，因而被充分應用在火車站、機場航站樓、高層建筑等對美觀性要求較高的建筑中。近年來，人們環境保護意識逐步增強，各大建筑工程施工期間，應貫徹和落實綠色環保理念，充分應用水性膨脹型防火涂料，其不僅具有較強的防火性能，同時也在環境保護方面占據優勢。通過對水性膨脹型防火涂料進行正確應用，使其發揮功能作用，在保證施工質量的同時，也能進一步提升施工安全性。

關鍵詞：防火涂料;水性膨脹類型;防火性能;綠色環保;美觀性

中圖分類號：[TU56+1.66]? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2021）04-0028-02

在我國科學技術水平全面提升的背景下，水性膨脹型防火涂料在涂層厚度、涂覆量、粘結強度等各個方面具有較大使用優勢，其不僅取代了傳統溶劑型防火涂料，也成為了現階段使用范圍較廣、涂覆面積較大的一種優質型防火涂料，其是施工期間落實生態環境保護工作的必然選擇。水性膨脹型防火涂料自身對環境的污染程度比較低，實際會產生的有機揮發物也比較少，已經逐步成為了現代化社會中防火涂料最新發展的一種主流趨勢。本文從水性膨脹型防火涂料自身的防火機理入手，結合水性膨脹型防火涂料的性能內容展開闡述，針對如何對水性膨脹型防火涂料進行正確應用進行全面探討。

一、水性膨脹型防火涂料自身的防火機理

對于水性膨脹型防火涂料而言，其分散介質主要就是以水為主，同時還要將其具體的涂層厚度保持在3mm之內，水性膨脹型防火涂料是此種類型的鋼結構防火涂料，在其成膜物中是以有機高分子樹脂為主。一般狀況下，乳液型會較多一些，如在將碳源、阻燃劑、發泡劑作為待填料加入其中之后，就能夠形成相應的防火體系，這樣即便產生火災問題，涂料也會在高溫作用下形成一層具有致密性、均勻性的海綿狀或是蜂窩狀的碳質泡沫層，其對于提升鋼結構自身的耐火極限具有重要幫助。

即便是在火焰高溫作用下，水性膨脹型涂料涂層也能逐步分解出能夠降低可燃氣體濃度和空氣中的含氧濃度的惰性氣體，這樣有助于減緩火焰燃燒速度，甚至也能使火焰出現自熄現象[1]。水性膨脹型防火涂料一旦遇到火，就會使涂層發生膨脹，產生發泡現象，同時也會形成隔熱覆蓋層，這樣發泡層就能夠將氧氣與火進行隔絕。如果是在1000℃左右的高溫狀況下，水性膨脹型防火涂料和鋼結構的粘結性都比較強，隔熱性能也比較好;并且其自身的熱導率比較低，這樣就能有效延緩熱量傳遞，對于保護基材不被燒毀具有重要作用，火焰和高溫都不會對鋼結構造成直接影響，進而就會使水性膨脹型防火涂料的防火性能和隔熱性能表現得更加突出。

二、水性膨脹型防火涂料的具體性能

不可否認，將水性膨脹型防火涂料與傳統型防火涂料進行比較，在防火性能、附著力、耐久性、美觀度、裝飾效果等各個方面都具有較大優勢，甚至其舒適性、安全性、環保性都比較高，是綠色環保施工理念下比較突出的一種防火涂料。本文在對水性膨脹型防火涂料的具體應用現狀和性能進行分析期間，主要就是從其環保性、安全性、舒適性、施工特性方面進行分析，具體表現為以下四方面內容。

一是環保性。隨著社會發展趨勢的不斷變化，綠色和環保項目數量逐步增多，在實際對建筑材料進行挑選和應用期間，要充分考慮所選防火涂料的環保性，以此來為控制多種不同種類的有機溶劑揮發量提供保障。在實際對水性膨脹型防火涂料進行應用時，不難發現如果鋼結構表面積為1m2，并且具體的防火時間為1.5h，實際排放出的有機溶劑會減少超過530g。此種現象還并沒有將清洗工具以及各項設備實際應用的有機溶劑包括在內。

二是安全性。實際上，水性膨脹型防火涂料并不屬于易燃材料的范疇，其主要就是將水作為分散介質，不包含有機溶劑，這樣在應用水性膨脹型防火涂料之后，就不會產生火災問題，甚至也不會產生油漆揮發出的溶劑引起火災或是爆炸的現象;并且水性膨脹型防火涂料自身也不含有氯，即便后續發生火災問題，也不會產生含氯氣體，這樣就能夠防止產生吸入式中毒現象。

三是舒適性[2]。對于水性膨脹型防火涂料而言，其不含有機溶劑，在將水作為分散介質之后，實際上不會產生氣味，這樣無論是將此種類型的防火涂料應用在哪個階段，在其施工環境周圍都不會產生惡臭問題，進而就不會對施工場地周圍人們的生活造成不舒適和困擾。

四是施工特性，通過對水性膨脹型防火涂料進行應用，具有施工方便的優勢，如具有與溶劑防火型涂料相似的干燥速度，噴涂施工單道膜的實際厚度比較高，對于施工建設具有重要幫助。

除此之外，在實際應用傳統型的溶劑型防火涂料期間，最重要的就是要將聚磷酸銨添加到防火涂料中，這樣在火災中防火涂料受熱就會產生膨脹現象。對于完成施工建設之后的防火涂料而言，聚磷酸銨會受到水分的侵蝕[3]。為了避免發生此種現象，就要使聚磷酸銨處于有機包覆的狀態，這樣才能夠使其長期具備抗水性能。通過此種方式，能夠有效地突出水性膨脹型防火涂料面漆致密性和耐腐蝕性對其耐水侵蝕能力的決定性作用這一問題。在此種狀況下，水性膨脹型防火涂料也能夠與聚磷酸銨形成更好的面漆，在提升防火涂料抗水汽侵蝕性能的同時，也會增強鋼結構自身的抗腐蝕性能。

三、水性膨脹型防火涂料的具體應用

（一）在呼吸幕墻上的應用表現

對于建筑呼吸墻而言，一旦受到通風換氣層空氣疏通、循環作用，建筑呼吸墻的內層幕墻就會與室內溫度保持一致性[4]。但是對于建筑呼吸幕墻內的通風換氣層而言，也會存在一定消防安全隱患。隨著科學技術水平的提升，用于建筑呼吸幕墻施工，并且要具備良好防火與通風性能的封堵系統已經被研發出來并得到了應用，甚至在美觀性和通風性等各個方面不存在問題。在呼吸幕墻正常使用期間，呼吸幕墻內的空氣就能夠自由地在防火網網孔之間進行流通。一旦發生火災，防火網上的防火涂層就會受熱產生膨脹，這樣在較短時間內就能夠形成一層堵住防火網的隔熱耐火性的防火材料。因此，在呼吸幕墻施工中對水性膨脹型防火涂料進行應用，就能夠防止幕墻呼吸腔中的熱量與煙氣自由流通，進而就會充分發揮阻止火勢蔓延以及抑制火勢的功能作用。對于此種呼吸幕墻防火封堵系統而言，具有網狀結構特點的防火網功能作用不容忽視，而對于水性膨脹型防火涂料而言，其正是實際制造防火網過程中不可缺少的一種膨脹型材料。

（二）在木質防火門上的應用表現

在水性膨脹型防火涂料中加入5%的碳粉，以此將防火涂料調制成銀灰色，之后就要將其均勻地涂抹在木質防火門受毀的面積上[5]。如500g/m2的防火涂料涂抹量的干燥時間要保持在3h左右，同時還要將涂料干膜的平均厚度保持在0.25mm。通過將防火門安置在國家建材防火檢驗中心的豎式爐內，以此種方式為主對防火門自身的耐火性能進行檢驗，不難發現此種類型的木質門具有2h10min的耐火極限，甚至還會在其表面形成一層比較輕質的擋火層。之后，用具有相似性的方式制備，但是不對木質門受毀的面積涂抹水性膨脹型防火涂料， 并且按照相同的檢測依據對其耐火性進行檢測，不難發現其耐火極限只有1h30nin。

（三）在厚型鋼結構防火涂料上的應用表現

在厚型鋼結構防火涂料上均勻地涂抹水性膨脹型防火涂料，并要將其具體的涂抹量控制在200g/m2，且干燥的時間保持為24h;對于涂料干膜的平均厚度而言要保持在0.21mm，而涂料涂層的實際厚度則要保持在27mm[6]。通過開展厚型鋼結構防火涂料耐火性能檢測實驗的方式，對其耐火性能進行檢測，發現通過將水性膨脹型防火涂料涂抹在厚型鋼結構防火涂料表面的方式，能夠有效提升鋼結構材料自身的耐火極限。而能夠產生此種效果，主要就是因為在高溫作用下，水性膨脹型防火涂料就會產生發泡膨脹的現象，進而就會形成一種具有輕質性的擋火層，其充分發揮功能作用，能夠適當延緩厚型鋼結構防火涂料表面實際承受的熱沖擊，這樣在實際對熱量進行傳遞的過程中，就能夠發揮抑制作用，甚至還能夠延緩鋼結構彎曲變形問題發生的時間。

（四）在防火保險柜上的應用表現

同樣是在防火保險柜上表面均勻地對水性膨脹型防火涂料進行涂抹，其具體的涂抹量要控制在400g/m2，將干燥時間控制為3h，在最后在其表面會形成一層有0.20mm平均厚度的干膜。同樣是開展耐火性能測試實驗，對其實際應用和沒有應用水性膨脹型防火涂料的效果進行分析，發現在防火保險柜上涂抹上此種防火涂料，在對其進行1h的試驗之后，防火保險柜內部的溫度也只有4℃，即可說明水性膨脹型防火涂料在防火保險柜上的應用，具有不可替代的作用。

四、結語

綜上所述，隨著我國整體發展水平的逐步提升，我國涂料工業發展方向在逐步向綠色環保型、高性能低污染的方向進行轉變。水性膨脹型防火涂料能夠滿足各項使用要求，在降低污染的同時能夠保證施工安全，在一定程度上彌補了傳統溶劑型防火涂料的各項缺陷，對于落實生態環境保護工作，落實綠色施工，落實安全質量保障工作具有重要意義。水性膨脹型防火涂料憑借自身的使用優勢，被大范圍應用，為各類工程落實綠色環保施工工作提供了材料支持。

參考文獻：

[1]孫娜娜，黎春陽，李國軍.水性無機膨脹型防火涂料的制備及性能研究第一部分——影響涂料性能的因素[J].電鍍與涂飾，2020，39（16）：1124-1131.

[2]劉夢洋，趙雪娥，安博，趙軍，張蘭.水性膨脹型防火涂料的低煙化配方設計[J].建筑材料學報，2019，22（05）：737-741.

[3]焦輝軍，程皓然，凌芹，楊帆.幾種顏填料對水性膨脹型防火涂料耐火性能的影響[J].中國涂料，2018，33（08）：31-35.

[4]吳亞楠.硼酸鋅對水性膨脹型防火涂料的抑煙影響規律研究[D].重慶科技學院，2018.

[5]吳平飛，徐永華，陳敏杰，袁斌，何秋華，彭鶴松.水鎂石在水性膨脹型鋼結構防火涂料中的應用[J].涂層與防護，2020，41（08）：44-48.

[6]李楠，鐘圣韜，韓銳，李平立.水性鋼結構防火涂料的制備與性能研究[J].消防界（電子版），2019，5（20）：12-13.

作者簡介：

王晨光（2000-），男，漢族，浙江舟山人，中國消防救援學院干部培訓大隊學員五隊消防工程系本科大二學員，承擔中國消防救援學院大學生創新創業訓練計劃。

王晉芳（1989-），女，漢族，山西晉城人，畢業于中國人民大學物理化學專業。現任中國消防救援學院基礎部共同科目教研室講師。