建筑防火中高分子復(fù)合材料的應(yīng)用研究

摘 要：在現(xiàn)代的建筑工程領(lǐng)域中，防火工程得到高度重視。在建筑防火中應(yīng)用高分子復(fù)合材料，包括建筑結(jié)構(gòu)、外墻保溫以及室內(nèi)裝飾等，突出其優(yōu)異性能，提高整個(gè)建筑的安全可靠性。本文主要針對(duì)建筑防火中高分子復(fù)合材料的應(yīng)用展開研究。

關(guān)鍵詞：建筑防火；高分子復(fù)合材料；可塑性；環(huán)保型；應(yīng)用

1 前言

隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑、大型商業(yè)綜合體等建筑形式日益增多，建筑防火安全問題也日益凸顯。使用傳統(tǒng)建筑防火材料，能夠延緩火勢(shì)蔓延，但其自身存在不足，如耐久性差、施工復(fù)雜且成本高等，難以滿足現(xiàn)代建筑對(duì)防火安全日益增長(zhǎng)的需求[1]。近年來，高分子復(fù)合材料作為一種新型防火材料，憑借其優(yōu)異性能，在建筑防火領(lǐng)域中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

2高分子復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)

高分子復(fù)合材料中含有至少兩種不同性質(zhì)的材料，可采用物理或者化學(xué)的方法進(jìn)行合成。具體而言，可以使用機(jī)械混合方式，經(jīng)過層壓或者模壓等，將各種材料組合起來，或者將各種材料結(jié)合，形成化學(xué)鍵連接，就可以組成具有新性能的材料。與傳統(tǒng)防火材料相比，高分子復(fù)合材料在建筑防火領(lǐng)域具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）防火性能良好。高分子復(fù)合材料可以通過添加阻燃劑以及無機(jī)填料等成分，提高其耐火極限，避免火焰快速蔓延，為人員疏散和火災(zāi)撲救爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。

（2）輕質(zhì)高強(qiáng)。與傳統(tǒng)材料相比較，高分子復(fù)合材料密度低、強(qiáng)度高，可以有效減輕建筑自重，降低結(jié)構(gòu)荷載，同時(shí)提高建筑抗震性能，使得建筑結(jié)構(gòu)有較高的穩(wěn)定性。

（3）耐久性好。高分子復(fù)合材料具有良好的耐候性、耐腐蝕性和抗老化性能，即便在酸堿、潮濕等惡劣環(huán)境中，也能夠長(zhǎng)期抵御侵蝕，保持防火性能，使維護(hù)成本得到有效控制，從而延長(zhǎng)使用壽命。

（4）施工便捷。高分子復(fù)合材料可以加工成各種形狀和規(guī)格，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)便于使用，還能使工期縮短，施工難度降低。

（5）容易加工且可塑性強(qiáng)。高分子復(fù)合材料大多采用可再生資源或環(huán)保材料制成，可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行彎曲、切割、拼接等操作，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜造型和個(gè)性化定制。

（6）環(huán)保節(jié)能。部分高分子復(fù)合材料可回收利用，減少資源浪費(fèi)。其生產(chǎn)過程中的能耗低，而且廢棄后可回收利用，符合綠色建筑的發(fā)展趨勢(shì)[2]。

3高分子復(fù)合材料在建筑防火中的應(yīng)用

高分子復(fù)合材料在建筑防火中得到了廣泛應(yīng)用，涵蓋建筑結(jié)構(gòu)、外墻保溫、室內(nèi)裝飾等多個(gè)方面。

3.1建筑結(jié)構(gòu)

高分子復(fù)合材料可以用于制作防火門、防火窗、防火卷簾等防火分隔構(gòu)件，有效阻止火勢(shì)蔓延。同時(shí)，高分子復(fù)合材料還可以用于加固混凝土結(jié)構(gòu)，提高其耐火極限。高分子復(fù)合材料在建筑防火結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）防火墻、防火隔板。采用高分子復(fù)合材料制成的防火墻和防火隔板，具有優(yōu)異的耐火性能和隔熱性能，能夠有效阻止火勢(shì)蔓延，保護(hù)人員生命財(cái)產(chǎn)安全。

（2）防火門窗。由高分子復(fù)合材料制成的防火門窗具有重量輕、強(qiáng)度高、耐火時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可以替代傳統(tǒng)的鋼質(zhì)防火門窗，提高建筑物的防火安全性能。

（3）防火涂料。由高分子復(fù)合材料制成的防火涂料可以涂覆在鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等建筑構(gòu)件表面，形成一層防火保護(hù)層，提高構(gòu)件的耐火極限，延緩火災(zāi)蔓延。

（4）其他應(yīng)用。高分子復(fù)合材料還可以用于制作防火電纜橋架、防火管道等，為建筑物提供全方位的防火保護(hù)。

3.2外墻保溫

傳統(tǒng)的外墻保溫材料，如聚苯板、擠塑板等，防火性能較差，容易引發(fā)火災(zāi)。而采用高分子復(fù)合材料制成的新型外墻保溫材料，不僅具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，還具有良好的防火性能，使火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)降低。常見的在建筑外墻應(yīng)用的高分子保溫材料如下：

3.2.1高分子建筑塑料

高分子建筑塑料是指由高分子化合物（如聚合物）制成的材料，其具有防火性能，其化學(xué)結(jié)構(gòu)的特殊性促使其阻燃性能非常高。在研發(fā)建筑塑料產(chǎn)品的時(shí)候，對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)遇到火源的時(shí)候，材料不會(huì)自燃，也不容易燃燒，即便著火，火勢(shì)蔓延的速度也會(huì)很慢[3]。此外，部分塑料制品中還可以加入阻燃劑，使其在燃燒過程中會(huì)有水、氮?dú)獾茸枞嘉镔|(zhì)釋放出來，從而阻擋燃燒的氣體層，避免火勢(shì)快速蔓延。

高分子建筑塑料中，阻燃劑發(fā)揮著重要作用。其能夠快速吸熱，使得燃燒溫度降低，同時(shí)，由于有保護(hù)層形成，氧氣和熱量均被隔絕，燃燒鏈反應(yīng)被中斷，大量不容易燃燒的氣體被釋放出來，導(dǎo)致可燃?xì)怏w被稀釋，氧氣的濃度降低，由此獲得良好的阻燃效果。例如，建筑施工中應(yīng)用的外墻保溫卷材作為高分子建筑塑料材料，具有保溫、隔熱性能，還具有隔音效果，提高了建筑結(jié)構(gòu)可靠性。

3.2.2高分子建筑涂料

現(xiàn)在的建筑涂料中，多以含丙烯酸樹脂的乳膠漆為基料，作為高分子復(fù)合材料，其各項(xiàng)指標(biāo)都非常理想，如流變性、成膜效果以及涂刷性等，而且還具有優(yōu)質(zhì)性能，如擦洗也不會(huì)脫落、不容易被污染等。此外，墻面經(jīng)過涂抹之后，外觀視覺效果良好，觸摸光滑，而且富于質(zhì)感。

高分子建筑涂料是將高分子樹脂、顏料、填料和溶劑等組分，經(jīng)過混合、分散、研磨、調(diào)配等工藝加工而成的涂層材料，其具有防火功能，在于能夠絕熱隔熱、隔離氣體、抑制燃燒。首先，高分子建筑涂料能夠絕熱隔熱，具有阻止火焰和高溫的作用。這是因?yàn)榛鹧婧蜔崃客ㄟ^涂料層傳導(dǎo)至建筑物基材表面，使得燃燒速度減緩，溫度降低[4]。同時(shí)，高分子建筑涂料中含有氫氧化鋁、水泥等無機(jī)隔熱材料，其熱導(dǎo)率比較高，熱輻射性能較低，能夠有效吸收并分散熱量，使得火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度降低。

其次，高分子建筑涂料能夠隔離氣體。高分子建筑涂料可以形成保護(hù)層，填充包括建筑物表面的微縫以及孔隙等，阻止火焰和炙熱的煙氣進(jìn)入建筑物內(nèi)部。如果發(fā)生建筑火災(zāi)，高分子建筑涂料遇熱膨脹，就會(huì)形成炭層，炭層含有氣泡結(jié)構(gòu)，能夠避免物質(zhì)燃燒進(jìn)一步擴(kuò)散，阻止氣體通過。此外，高分子建筑涂料的粘附性以及耐腐蝕性非常高，能夠在建筑表面牢牢附著，并起到很好的防火保護(hù)作用。

最后，高分子建筑涂料能夠抑制燃燒。高分子建筑涂料中含有活性物質(zhì)，與火焰以及煙氣之間產(chǎn)生物理作用和化學(xué)作用，從而對(duì)燃燒起到抑制作用和阻燃作用。涂料中能夠抑制燃燒的活性物質(zhì)有很多，如炭化劑、阻燃劑等，均由多種化合物組成。阻燃劑接觸到火焰中的自由基之后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，干擾燃燒的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生自由基鏈反應(yīng)，使火災(zāi)燃燒速度減慢。火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，環(huán)境溫度非常高，在此環(huán)境下，炭化劑容易產(chǎn)生炭化反應(yīng)，形成保護(hù)炭層，防止火焰與煙氣的快速傳播。

3.2.3高分子建筑膠粘劑

現(xiàn)在的建筑工程施工中普遍使用膠粘劑，常用的是熱固性樹脂膠粘劑、熱塑性樹脂膠粘劑，以及橡膠膠粘劑[5]。膠粘劑有多種形式，可以根據(jù)具體的施工需要進(jìn)行選擇。

高分子建筑膠粘劑是一種以高分子化合物為主體的粘合材料，其粘結(jié)性能非常好，在兩個(gè)物體表面之間會(huì)形成薄膜，粘結(jié)非常牢固。從膠粘劑的構(gòu)成情況來看，除了粘結(jié)物質(zhì)之外，還有固化劑、填料以及改性劑等。膠粘劑有兩種類型，一種是熱固性樹脂膠粘劑，另一種是熱塑性樹脂膠粘劑。在安裝外墻保溫層的時(shí)候可以使用橡膠膠粘劑，方便、靈活，且具有較高的可靠性。

高分子建筑膠粘劑中的成分多種多樣，主要包括聚磷酸酯、磷酸銨、氯丙烯酸酯共聚物等，每一種成分都可以發(fā)揮防火性能。聚磷酸酯在處于高溫環(huán)境下時(shí)，膨脹的速度非常快，會(huì)形成一層防火膜，不僅能夠防火，還可以起到隔熱作用[6]。磷酸銨對(duì)高溫極為敏感。當(dāng)處于高溫環(huán)境下，經(jīng)過分解之后會(huì)產(chǎn)生氨氣和磷酸鹽，還會(huì)釋放大量熱量，防火效果良好。氯丙烯酸酯共聚物能夠使膠粘劑更有粘度，提高附著力，有很好的粘合力。

此外，高分子建筑膠粘劑具有良好的防火性能，這與其物理特性具有直接相關(guān)性。比如，高分子建筑膠粘劑的粘著性非常好，能夠與建筑材料粘合并保持較高的牢固度，使建筑物整體防火性能提高。當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，高分子建筑膠粘劑在高溫下會(huì)形成防火膜，能夠隔絕火焰、熱量等，使建筑物結(jié)構(gòu)得到保護(hù)，不會(huì)被燒毀。

3.3室內(nèi)裝飾

高分子復(fù)合材料可以用于制作防火地板、防火墻紙、防火涂料等室內(nèi)裝飾材料，提高室內(nèi)空間的防火安全性，這些都得益于其優(yōu)異的性能[7]。高分子復(fù)合材料在建筑室內(nèi)裝飾中應(yīng)用廣泛，涵蓋了墻面、地面、天花板、家具等多個(gè)方面，具體應(yīng)用如下所述：

（1）墻面裝飾。高分子復(fù)合材料可以制成各種紋理、圖案的裝飾板材，用于墻面裝飾，營(yíng)造出獨(dú)特的視覺效果。如仿木紋、仿石材、仿金屬等裝飾板，能夠以假亂真，滿足不同風(fēng)格的裝飾需求。

（2）地面鋪裝。高分子復(fù)合材料地板具有耐磨、防滑、防水、易清潔等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種地面鋪裝。如PVC地板、亞麻地板等，不僅美觀大方，而且易于維護(hù)，是現(xiàn)代家居和商業(yè)空間的理想選擇。

（3）天花板吊頂。高分子復(fù)合材料可以制成輕質(zhì)、防火、隔音的用于天花板吊頂?shù)牟牧希绲V棉板、硅鈣板等，能夠有效改善室內(nèi)環(huán)境，提升空間品質(zhì)。

（4）家具制造。高分子復(fù)合材料可以用于制作各種家具，如桌椅、柜子、床等。其輕便、耐用、易清潔的特點(diǎn)，成為現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)[8]。

4高分子復(fù)合材料帶來的建筑設(shè)計(jì)變革

高分子復(fù)合材料的應(yīng)用，為建筑設(shè)計(jì)帶來了無限可能。

4.1打破傳統(tǒng)材料局限

高分子復(fù)合材料的可塑性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)材料難以達(dá)到的造型和效果，為設(shè)計(jì)師提供更大的創(chuàng)作空間。

4.2實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制

高分子復(fù)合材料易于加工，可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行個(gè)性化定制，滿足不同人群的審美和功能需求。

4.3推動(dòng)綠色環(huán)保設(shè)計(jì)

高分子復(fù)合材料的環(huán)保性能符合可持續(xù)發(fā)展的理念，推動(dòng)建筑行業(yè)向綠色環(huán)保方向發(fā)展[9]。

5高分子復(fù)合材料在建筑防火領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的進(jìn)步和人們對(duì)建筑防火安全要求的不斷提高，高分子復(fù)合材料在建筑防火領(lǐng)域的發(fā)展方向呈現(xiàn)多個(gè)趨勢(shì)，如下：

（1）高性能化。開發(fā)更高耐火極限、更輕質(zhì)高強(qiáng)、更耐久環(huán)保的高分子復(fù)合材料，滿足不同建筑防火需求。

（2）功能化。賦予高分子復(fù)合材料更多功能，如自修復(fù)、抗菌、防輻射等，提高建筑的綜合性能。

（3）智能化。將傳感器、控制器等智能元件集成到高分子復(fù)合材料中，實(shí)現(xiàn)建筑防火的智能化監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

（4）標(biāo)準(zhǔn)化。建立健全高分子復(fù)合材料在建筑防火領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范其生產(chǎn)、應(yīng)用和檢測(cè)，確保其安全可靠。

6結(jié)論

通過研究可以明確，高分子復(fù)合材料作為一種新型防火材料，具有優(yōu)異的防火性能，具備輕質(zhì)高強(qiáng)、耐久性好、施工便捷、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在建筑防火領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)然，高分子復(fù)合材料在建筑防火結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也面臨著一些挑戰(zhàn)，如成本較高、耐火性能有待提升等。但隨著材料技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，相信高分子復(fù)合材料將在建筑防火領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為建筑防火安全貢獻(xiàn)更大的力量。

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