中国防火涂料的应用与发展方向浅析

1、阻燃技术的展望

    从国际上总的发展趋势来看，对阻燃产品性能要求越来越严格，越来越全面，下面简单地阐述一下对产品性能要求的新动向：

    （1）．要求阻燃剂本身无毒，制造过程中不造成公害。要求在阻燃过程中高温下的分解产物是无毒的、非刺激性的、发烟量越少越好。总之，要求开发具有环境安全性和使用安全性的阻燃产品。

    （2）．要求有复合功能的阻燃产品。最基本的要求是不损害被阻燃物的原有性能，例如对高聚物不降低其力学性能、电学性能等，对纤维制品不影响其耐用性，手感，色泽性与色泽的稳定等。现在，在发展中的要求是在这些基本要求上，还要有某些特定的功能，对阻燃材料要求有多层次的、复合功能的动向已经出现。

    （3）．为了得到合乎一定实用目的的阻燃产品，必须综合平衡各组分的物理、化学、阻燃作用和实际使用状态下的多方面的功能，因而产生了阻燃设计的新概念。但表征有关阻燃性能的测试方法的精度还远远不够，要不断地改进提高有关阻燃性以的分析测试方法。

    2、阻燃剂的新进展

    非卤阻燃剂，为了减轻阻燃剂的有害作用以获得具有使用安全性的阻燃剂，各国都在集中力量研制高性能无机阻燃剂，因为这种阻燃剂的特点是不含卤元素的化合物，所以也叫非卤阻燃剂。现在对易燃的聚烯烃已研制出兼有良好的加工性和物理性能的用非卤阻燃剂阻燃的制品，氧指数达34~36，发烟量大大降低，而且无毒，这种非卤阻燃剂已经用于电线电缆的绝缘材料，地铁、地下街道的密闭控制室和电子仪器，关于非卤阻燃剂的开发工作，我们应当及时地开展起来。
    氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑等无机阻燃剂的更有效的使用都要采用粉体工程新技术使之微粒化，氢氧化铝要求达到平均微粒1μ级，而氧化锑要求更细的粒度，研究实验结果表明，粒度和阻燃效果有关，因此必须开发粉碎新技术。在必要的阻燃剂粒度、粒度级配、颗粒形状等物理参数的基础上，还必须同时运用表面化学的方法来处理氢氧化铝等物质表面，以增加他们与被阻燃树脂的亲和力，这样处理的阻燃体系在同样的阻燃效果下，可能得到很好的物理、化学性能。

    3、钢结构防火涂料的选用与施工

    钢结构防火涂料在工程中的实际应用涉及多方面的问题，对涂料品种的选用、产品质量和施工质量都需要加以重视。

    （1）．选用原则：鉴于钢结构在建筑中的使用部位不同，承载形式及强度不同，因而对其耐火性能的要求也不一样，此外，根据建筑物的特点及火灾发生的危险与危害的差异，对构件的耐火要求也不等，因此科学合理地选择防火涂料来保护钢结构对建筑物的防火安全至关重要，应确保产品质量和施工质量为前提，不宜过分强调降低造价，否则将难以保证涂料的产品质量和涂层厚度，最终影响钢结构的防火保护。一般遵循以下原则：首先要求选用的钢结构防火涂料必须具有国家级检测中心出具的合格检验报告，且有产品的型式认可，不要把饰面型防火涂料用于钢结构上，因为它难以达到钢结构的耐火要求；其次应根据钢结构的类型特点，耐火等级，和使用环境来选择符合性能要求的防火涂料，室内裸露的钢结构、轻型屋面钢结构及有装饰要求的部位，当所需耐火极限在1.5小时以下时，可选用室内膨胀型钢结构防火涂料；当耐火极限在2.0小时以上时应填用，对于特种涂料确可在涂层较薄时保证耐火性能，则根据工程实际情况，经过认证后在具有可靠性条件下使用，室内的隐蔽部位，高层全钢结构及多层厂房钢结构，不建议使用膨胀型钢结构防火涂料，露天钢结构应选用室外钢结构防火涂料，不能把技术性能仅满足于室内的防火涂料用于室外；最后，不宜过分宣传超花天酒地型钢结构防火涂料，不能认为涂料涂层越薄越好，从防火机理上讲，它是利用涂层的膨胀发泡来起防火作用，只不过对原材料的控制，配方的合理化要求更加苛刻，加工难度也相应提高，由于它主要还是靠有机成分的物理化学反应起作用，任何影响膨胀的因素都将最终影响防火性能，其中有些成分对温度敏感，如长期暴露在空气中，必然会出现析出、分解的现象，导致涂层开裂、脱落等老化失效问题，最终失去膨胀而影响防火性能。

    （2）．施工技术：钢结构防火涂料作为一种重要的防火手段，其涂层性能的优劣，不仅与涂料产品的质量有关，还与涂料涂装施工技术的操作密切相关，只有好的涂料产品而无相应的施工技术配套，最终也会使防火涂料出现粉化、开裂和脱落，因此应严格施工技术操作，确保涂层的性能。施工有以下几个因素：首先是人员，涂料的涂装施工人员未经培训合格的不得进行施工，以确保工程质量。其次，钢结构在涂装防火涂料前，表面必须清除干净，保证无油、水等污物，并涂刷防锈漆且防锈漆与防火涂料不发生化学反应。还有，施工的环境温度对防火涂料的影响很大，对大多数防火涂料来说，施工过程中和涂层干燥前，环境温度应保持在5~40摄氏度，相对湿度不宜大于90%，现场的通风状况良好。当风速较大、阻雨天和构件表面有结露时，不宜作业。刚施工好的涂层应防雨淋、曝晒、污染和机械破坏，如有损坏，需进行修补，并且为确保耐火极限，任何一种防火涂料都有一定的厚度要求，过分追求涂层薄、用量少是不可取的，对承重钢构件任何部位都应进行涂刷防火涂料，且各个面的保护层都应有相同的厚度，所以应严格按施工工艺进行施工，不得给建筑留下安全隐患。竣工后，还应对涂层进行维护和管理，消除薄弱环节，对缺陷部位酌情修补，以确保涂层的有效性，而不能一劳永逸，认为只要使用了钢结构防火涂料就能保证建筑的结构稳定。

    4、防火涂料的发展方向
    纵观防火涂料的发展史，其经历了一个从无机到有机又到无机的循环过程。在21世纪到来之际，我国的防火涂料研究将进入一个更高的发展阶段。在此提出关于防火涂料的发展方向的初步设想：
    （1）. 防火涂料的类型

    在环保法规日益完善,人们对环境污染及人身健康日益重视的今天,挥发性有机化合物含量很高的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。因此，必须加快开发不用或少用有机溶剂的涂料,也就是开发所谓“环境友好型涂料”。环境友好型涂料主要有:水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等。针对防火涂料而言,由于粉末涂料和光固化涂料的特殊性,仅水性防火涂料和无溶剂防火涂料具有可观的发展前景。由此可见，发展环保型防火涂料，特别是坚持发展水性防火涂料，尽量减少或避免因生产、施工或燃烧造成环境污染和人身危害，将成为今后的主要研究方向。

    （2）. 防火涂料的配方

    在进行防火涂料新配方研究开发时，应注意以下问题：

    ①基料：在基料方面 ,要求有较好耐水、耐侯耐酸、耐碱、耐磨性能 ,价格适宜。如开发改性脲醛树脂防火涂料 ,解决残留甲醛量就有市场。如能很好地解决水玻璃防火涂料的耐水性 ,其应用前景可观。这类成本特别低 ,无毒无害 ,防火性能又好的防火涂料也将成为主要研究方向之一。

    ② 阻燃剂及阻燃体系：在防火涂料中的关键组分——阻燃剂及阻燃体系，研究重点是开发阻燃更好，成本更低，对环境破坏力更少的阻燃剂。如我国正在开发的氢氧化镁，就价格低，性能好。阻燃剂研究的类型已从非膨胀型过渡到膨胀型 ,除要求性能满足防火涂料需要外，成本因素也很重要，同时还要考虑环保要求。

    （3）. 防火涂料的生产

    在研究开发防火涂料时，既要重视防火性能、理化性能和使用性能的研究，还要改进提高生产工艺技术水平 ,一定要保证产品质量，做到安全有效。对各类防火涂料的施工应用性

    能作深入研究 ,包括防火涂料对基材的粘结性能、对防锈漆的选择与配套性和涂层的使用寿命等 ,特别是对膨胀型防火涂料的使用寿命 ,要给予足够重视 ,进行科学研究和评价 ,为用户提出使用年限的技术依据。

    目前膨胀型钢结构防火涂料已经被成功应用于各类工业及民用建筑中的钢结构防火保护，它在我国的研究及应用中虽然起步较晚，但却十分活跃和迅速，并正向超薄型、低污染、高性能、装饰性好等多功能方向发展。