飾面型防火涂料的研究進展與展望

黃凱 HUANG Kai；曹現(xiàn)雷 CAO Xian-lei；張浩 ZHANG Hao

（①中國十七冶集團工程設(shè)計公司，馬鞍山 243000；②安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，馬鞍山 243032）

（①Engineering Design Company，China MCC17 Group Co.，Ltd.，Maanshan 243000，China；②School of Civil Engineering and Architecture，Anhui University of Technology，Maanshan 243032，China）

飾面型防火涂料的研究進展與展望

黃凱①HUANG Kai；曹現(xiàn)雷②CAO Xian-lei；張浩②ZHANG Hao

（①中國十七冶集團工程設(shè)計公司，馬鞍山 243000；②安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，馬鞍山 243032）

（①Engineering Design Company，China MCC17 Group Co.，Ltd.，Maanshan 243000，China；②School of Civil Engineering and Architecture，Anhui University of Technology，Maanshan 243032，China）

介紹了飾面型防火涂料研究現(xiàn)狀，對飾面型防火涂料的類型進行了論述，重點指出了飾面型防火涂料存在的問題，同時對飾面型防火涂料的發(fā)展前景進行了展望。

飾面型防火涂料；防火涂料；膨脹型；環(huán)保

0 引言

飾面型防火涂料是指涂覆于可燃基材表面，能形成具有防火阻燃保護和裝飾作用涂膜的防火涂料。這種涂料涂覆在可燃基材表面上，不僅能夠達到美觀的效果，還能夠在可燃基材表面發(fā)生小火時，有效的降低可燃基材表面的燃燒性能，避免形成大火，不僅給人們逃離火災(zāi)現(xiàn)場爭取了更多的時間，也給救災(zāi)人員贏得了寶貴的時間。

其實早在上個世紀20年代，國外的一些發(fā)達國家就研制出了飾面型防火涂料，隨后取得了突破性的進展，其相關(guān)的各種技術(shù)標準也逐漸完善。20世紀70年代末，已經(jīng)形成高質(zhì)量、系列化、多品種的局面[2-3]。

相比那些發(fā)達國家，我國在這方面的研究比較少，發(fā)展也比較晚。上個世紀50年代后期我國才開始出現(xiàn)飾面型防火涂料，而且還是以硅酸鹽水玻璃為粘結(jié)劑的無機防火涂料。一直到上個世紀70年代后期，我國對有機膨脹型飾面防火涂料的研究工作[4]才逐漸開始展開。

在本世紀初，由公安部上海消防科研所[5]研制的S60-97飾面型防火涂料已經(jīng)處于我國的領(lǐng)先水平，這種涂料不管是在理化性能還是在防火性能方面都能夠滿足相關(guān)規(guī)定標準的要求。隨后，一些新型膨脹材料正被大量學(xué)者研究和開發(fā)，但不得不注意到的是這些涂料很多都不屬于油性防火涂料，具有很多缺點，比如價格高、毒性大、不安全等，更應(yīng)該注意到的是這種涂料不僅不利于環(huán)境的保護，還有可能會危及人們的生命安全。

目前，隨著我國在建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，對建筑裝飾材料的需求也越來越大。我國對此所進行的研究也越來越多，逐漸形成了高質(zhì)量、多品種、系列化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

1 飾面型防火涂料的類型

1.1 溶劑型飾面防火涂料

溶劑型飾面防火涂料是以200號溶劑汽油、二甲苯、醋酸丁酯等有機溶劑作分散介質(zhì)的一類飾面型防火涂料，其成膜物質(zhì)一般為酚醛樹脂、過氯乙烯樹脂、氯化橡膠、聚丙烯酸酯樹脂、改性氨基樹脂等合成有機高分子樹脂，同時加入發(fā)泡劑、成炭劑和成炭催化劑等組成防火體系。當(dāng)防火體系受火時形成均勻而致密的蜂窩狀或海綿狀的炭質(zhì)泡沫層，對可燃基材有良好的保護作用[5]。

溶劑型飾面防火涂料一般用于較為潮濕的地區(qū)和部位，因為這種涂料涂層不僅光澤性好、裝飾性強，還具有很強的耐水性能和防潮性能。

然而，這種涂料是以200號溶劑汽油等易燃物為溶劑，有可能在溶劑未完全揮發(fā)以前形成火災(zāi)，在使用的過程中必須注意防火安全。因此直到這種涂料的溶劑完全揮發(fā)以前，這種涂料都屬于是易燃物。

1.2 水性型飾面防火涂料

水性型飾面防火涂料是以水作為分散介質(zhì)的一類飾面型防火涂料，其成膜物質(zhì)可以是合成的有機高分子樹脂（主要包括：聚丙烯酸酯乳液、氯乙烯-偏二氯乙烯乳液、氯丁橡膠乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、苯丙乳液、水溶性氨基樹脂、水溶性酚醛樹脂和水溶性三聚氰胺甲醛樹脂等），也可以是經(jīng)高分子樹脂改性的無機膠粘劑（主要包括：水玻璃、硅溶膠等），同時加入發(fā)泡劑、成炭劑和成炭催化劑等組成防火體系，當(dāng)受火時可形成均勻而致密的蜂窩狀或海綿狀的炭質(zhì)泡沫層，對可燃基材具有良好的保護作用[6]。

水性型飾面防火涂料以水為介質(zhì)，具有無毒、不燃燒、無三廢公害的特點，屬于環(huán)保型建材產(chǎn)品。其具有易于干燥、施工速度快的優(yōu)點，在生產(chǎn)、貯存、運輸和施工過程中安全方便。但是，水性型飾面防火涂料涂層的耐水和防潮性能較差，所以一般宜用于室內(nèi)，并且盡量避免在較潮濕的部位使用。

1.3 新型飾面防火涂料

透明防火涂料也稱為防火清漆，是近幾年發(fā)展起來并趨于成熟的一類飾面型防火涂料，也是膨脹型涂料，主要用于高級木質(zhì)材料的裝飾和防火保護。

透明防火涂料一般由氨基樹脂、脲醛樹脂、醇酸樹脂和聚丙烯酸酯樹脂等合成的有機高分子樹脂為主體，利用樹脂本身具有的阻燃基團和能發(fā)泡的基團，再適當(dāng)加入少量的發(fā)泡劑、成炭劑和成炭催化劑等組成防火體系[7]。

同時透明防火涂料在使用過程時，采用透明的罩面涂料罩面。

目前研究表明：一種將磷酸鹽基團連接在有機高分子主鏈上的透明成膜物質(zhì)已經(jīng)研制成功，它集成膜物質(zhì)和防火助劑于一體，既解決了添加較多防火助劑影響透明性，又有較好的耐水性和防火性能，是透明防火涂料的發(fā)展方向之一。

2 飾面型防火涂料存在的問題

2.1 涂料燃燒產(chǎn)物煙氣毒性問題

盡管飾面型防火涂料在保護人民的生命財產(chǎn)安全方面起到了關(guān)鍵作用，但是這種涂料在燃燒的過程中所產(chǎn)生的有毒氣體和濃煙也是不容忽視的一個問題，尤其是溶劑型防火涂料情況更為嚴重復(fù)雜。這主要是因為飾面型防火涂料為達到防火阻燃效果，必須加入含鹵素、氮等元素的阻燃劑。在火災(zāi)不完全燃燒條件下，這些元素會分解釋放出大量的有毒氣體，對火場人員極其不利[8]。

主要表現(xiàn)為：一方面大量的有毒氣體存在煙氣中將導(dǎo)致其含氧量降低，直接使人的活動能力減弱、智力混亂，甚至?xí)灥怪舷ⅲ猩跽邥斐扇藛T的中毒死亡；另一方面煙氣中的煙粒子將遮蔽可見光線的能見度，同時對人員的眼睛產(chǎn)生極大的刺激，將極大地影響人員的安全疏散速度和火災(zāi)撲救效率。

2.2 涂料發(fā)煙量問題

在火災(zāi)條件下，經(jīng)飾面型防火涂料處理過的材料燃燒過程中發(fā)煙量明顯增加。崔飛等[9]使用2種經(jīng)過國家相關(guān)部門檢驗合格的飾面型防火涂料，涂覆在一級松木五層膠合板上，依據(jù)國家標準《建筑材料燃燒及分解的煙密度試驗方法》（GB/T 8627-1999），測試經(jīng)飾面型防火涂料處理后的7組木質(zhì)板材的煙密度。

實驗證明：一級松木五層膠合板經(jīng)飾面型防火涂料阻燃處理后，煙密度等級根據(jù)防火涂料涂刷量不同而有所增加，最多可以增加至3倍左右。因此，飾面型防火涂料在火災(zāi)條件下，其發(fā)煙量問題不可忽視。

2.3 涂料環(huán)保問題

根據(jù)國際室內(nèi)空氣科學(xué)學(xué)會提出了揮發(fā)性有機化合物（volatile organic compounds，VOC）的概念[10]，涂料研究領(lǐng)域已經(jīng)意識到由于飾面型防火涂料含有大量的有機溶劑，在生產(chǎn)、儲存、運輸、施工和使用的過程中，會向大氣和水體排放大量的可揮發(fā)性有機物（VOC），進一步危及人體健康和生態(tài)環(huán)境。

尤其對人體的影響主要表現(xiàn)為：

①氣味和感官效應(yīng)；

②粘膜刺激和其他系統(tǒng)毒性導(dǎo)致的病態(tài)；

③致癌性。

3 飾面型防火涂料的展望

人們對生產(chǎn)、儲存、運輸、施工和使用飾面型防火涂料給環(huán)境和人類本身健康造成的不良影響越來越重視，對飾面型防火涂料提出更為嚴格的要求，逐漸提出了理想阻燃劑的具體標準：

①不但是環(huán)境可接受的，更是環(huán)境友好的；

②應(yīng)當(dāng)是無毒可生物降解的化合物，對光線、UV極其穩(wěn)定，不易老化和水解，使用壽命更長久；

③具有高聚物的某些特性，加工性能優(yōu)異，熱穩(wěn)性能高，能夠與被阻燃基質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而使之形成阻燃材料；

④與高聚物的相容性十分理想，不存在阻燃材料在使用過程中阻燃劑的遷移析出現(xiàn)象；

⑤在加工過程和阻燃制品在火災(zāi)條件下，不產(chǎn)生毒性的、腐蝕性的氣體和煙塵；

⑥所有阻燃劑的燃燒性能都能通過相應(yīng)的測試標準；

⑦不得給被阻燃高聚物帶來額外的色澤，被阻燃高聚物的色澤優(yōu)良；

⑧便于重復(fù)使用或者循環(huán)利用，成本較低，價格低廉。

但是，目前所有的阻燃劑沒有一種能夠滿足上述理想阻燃劑的要求，只能按照被阻燃材料和應(yīng)用領(lǐng)域的具體要求來選擇合適的阻燃劑。

因此必須進行綜合考慮和兼顧各方面的要求，達到一個最優(yōu)化的平衡。

材料阻燃最理想的方法是不采用阻燃技術(shù)，而選用其他方式來改善材料的可燃性能，減少火災(zāi)的發(fā)生。如：提高設(shè)計和設(shè)備制造精度，防止部件失誤，降低火災(zāi)發(fā)生的可能性等。

[1]張浩.溶膠-凝膠法在納米雜化涂料中的應(yīng)用[J].材料保護，2013,46（1）：46-47.

[2]張浩，劉秀玉.納米技術(shù)在建筑涂料中的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].涂料工業(yè)，2012，42（5）：72-74.

[3]張浩，王智懿.納米材料在鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中的應(yīng)用及前景[J].涂料工業(yè)，2012，42（6）：76-79.

[4]張磊，孫俊，楊欣華等.水性飾面型防火涂料的制備及其耐火性能研究[J].硅酸鹽通報，2013，32（2）：318-324.

[5]李婷婷，邱曉，李少香.可膨脹石墨在水性飾面防火涂料中的應(yīng)用[J].電鍍與涂飾，2013，32（5）：67-70.

[6]舒凱征，趙石林.水性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料膨脹阻燃體系的研究[J].新型建筑材料，2006（9）：46-49.

[7]劉玲，趙敏.硼酚醛飾面型防火涂料煙氣研究[J].涂料工業(yè)，2012，42（9）：21-23.

[8]郭中寶，劉杰民，范慧俐.環(huán)氧改性有機硅樹脂涂料耐溫性能研究[J].化工新型材料，2007，35（4）：57-59.

[9]崔飛，蔡喜來，馮康等.飾面型防火涂料在應(yīng)用中的安全環(huán)保問題初探[J].上海涂料，2009，47（2）：40-43.

[10]張浩.用于光催化抗菌涂料的納米TiO2的制備及改性方法[J].材料保護，2013,46（4）：44-47.

Research Mechanism and Prospect of Fireproof Facing Paint

The research mechanism of fireproof facing paint are summarized,the types of fireproof facing paint are introduced.Besides,focused on pointed out the problems of fireproof facing paint,meanwhile,prospected the application future of fireproof facing paint.

fireproof facing paint；fireproof paint；expansion；environmental protection

黃凱（1972-），男，安徽安慶人，本科，高級工程師，研究方向為新型建筑系統(tǒng)。

TQ628.4

A

1006-4311（2014）10-0313-02