用于冷庫(kù)保溫材料的新型防火涂料試驗(yàn)研究

●任海龍

(衡水市消防支隊(duì)，河北衡水 053000)

(本欄責(zé)任編輯、校對(duì) 馬 龍)

近年來(lái)，我國(guó)發(fā)生了多起由建筑保溫材料引發(fā)的火災(zāi)，如上海教師公寓、沈陽(yáng)萬(wàn)鑫火災(zāi)等，這些火災(zāi)造成了嚴(yán)重的人員和財(cái)產(chǎn)損失?，F(xiàn)在市場(chǎng)上主要使用的泡沫塑料保溫材料如EPS板、XPS板等均為可燃、易燃材料，為了達(dá)到防火標(biāo)準(zhǔn)要求，就需要對(duì)保溫材料進(jìn)行防火處理。某地新建一大型冷庫(kù)，設(shè)計(jì)要求保溫材料達(dá)到最新的消防標(biāo)準(zhǔn)要求，而目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有達(dá)到新消防標(biāo)準(zhǔn)要求的大型冷庫(kù)，也沒(méi)有可供選擇的低溫環(huán)境使用的防火涂料，可見(jiàn)該設(shè)計(jì)無(wú)現(xiàn)實(shí)參考項(xiàng)目，因此，筆者根據(jù)其設(shè)計(jì)要求對(duì)保溫材料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以期滿足設(shè)計(jì)要求并探索解決問(wèn)題的辦法。

1 冷庫(kù)設(shè)計(jì)要求及試驗(yàn)準(zhǔn)備

聚氨酯材料在保溫、隔熱、隔音性能等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)建筑。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)正全面推廣新型建筑節(jié)能技術(shù)，用聚氨酯材料替代巖棉、玻璃纖維、酚醛泡沫等傳統(tǒng)保溫材料。目前公安部已加快《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的修訂工作。據(jù)了解，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂稿提高了材料防火標(biāo)準(zhǔn)，使聚氨酯應(yīng)用受阻。聚氨酯本身防火性能達(dá)不到新標(biāo)準(zhǔn)的要求必將使得聚氨酯等一大批具有良好保溫隔熱性能的新型節(jié)能材料無(wú)法進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，或進(jìn)入該領(lǐng)域后因達(dá)不到消防新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，留下重大火災(zāi)隱患，影響建設(shè)方的正常使用。

某大型冷庫(kù)設(shè)計(jì)要求內(nèi)保溫材料采用10cm厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，其中墻面、屋頂、天花板聚氨酯保溫材料密度不小于40 kg·m-3，地面不小于45 kg·m-3;保溫層防火等級(jí)應(yīng)達(dá)到B1級(jí);阻燃氧指數(shù)達(dá)到26．2，6 s離火自熄。

從施工現(xiàn)場(chǎng)抽取試驗(yàn)試塊，按照標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)試塊(1 000 mm×190 mm×65 mm)加工后進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)本工程使用場(chǎng)所為冷庫(kù)內(nèi)保溫材料，確定選擇室內(nèi)防火涂料;考慮施工要求和總體工程造價(jià)，選用室內(nèi)薄型防火涂料;考慮到所用場(chǎng)所是內(nèi)墻屋頂，應(yīng)選擇飾面型防火涂料;考慮到冷庫(kù)主要儲(chǔ)存食品，應(yīng)選用水性防火涂料。綜合以上原因，最終確定選用水性飾面型防火涂料和水性室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料進(jìn)行初步試驗(yàn)，試驗(yàn)選擇3個(gè)廠家生產(chǎn)的3個(gè)型號(hào)的防火涂料，具體型號(hào)見(jiàn)表1。試驗(yàn)采用的噴涂工具為美國(guó)固瑞克833無(wú)氣專用噴涂機(jī)。

表1 試驗(yàn)用防火涂料型號(hào)

目前我國(guó)還沒(méi)有低溫冷庫(kù)專用的防火涂料，也沒(méi)有防火涂料的脫落試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，因此將現(xiàn)有的防火涂料如何用于冷庫(kù)低溫場(chǎng)所是本文研究的目的，如何將防火涂料和聚氨酯材料有機(jī)結(jié)合，既達(dá)到保溫要求，又滿足防火標(biāo)準(zhǔn)是本文研究的任務(wù)，也是解決目前市場(chǎng)需求最快捷最有效的方法。

2 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由國(guó)家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)試驗(yàn)選用的防火涂料進(jìn)行了詳細(xì)的檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目包括:在容器中的狀態(tài)、細(xì)度、干燥時(shí)間、附著力、柔韌性、耐沖擊性、耐水性、耐濕熱性、耐燃時(shí)間、火焰?zhèn)鞑ケ戎?、質(zhì)量損失等。其中低溫脫落是試驗(yàn)的一個(gè)重要檢測(cè)項(xiàng)目。對(duì)試驗(yàn)所用樣板的主要檢測(cè)結(jié)果如表2～表5所示。

表2 黏結(jié)強(qiáng)度

表3 耐沖擊性

表4 耐水時(shí)間

表5 低溫脫落

由以上檢測(cè)結(jié)果可知，前3種性能檢測(cè)中，3種防火涂料均過(guò)關(guān)，但在關(guān)鍵性的低溫脫落檢測(cè)中，有兩家企業(yè)生產(chǎn)的防火涂料不適合用于低溫環(huán)境的聚氨酯板上，在-18℃低溫冷凍48 h后，出現(xiàn)裂紋、爆皮脫落等現(xiàn)象，而NB(EH-4)型防火涂料無(wú)脫落。同時(shí)在試驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，B60-171型飾面型防火涂料在噴涂24 h后開(kāi)始出現(xiàn)龜裂，NCB(XFA)型室內(nèi)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料噴涂上2 h后會(huì)與底材發(fā)生漸進(jìn)式反應(yīng)，因此，這兩種防火涂料均不適合用于該場(chǎng)所對(duì)聚氨酯材料的防火保護(hù)。故選用在低溫脫落試驗(yàn)中表現(xiàn)良好的NB(EH-4)型水性室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料對(duì)樣板進(jìn)行噴涂，制成試驗(yàn)樣板，并對(duì)此樣板進(jìn)行燃燒性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表6所示。

表6 NB(EH-4)型防火涂料-聚氨酯樣板燃燒性能

由表6可知，采用NB(EH-4)型防火涂料噴涂聚氨酯板材，雖然在焰尖高度等項(xiàng)目中表現(xiàn)還是比較優(yōu)異，但在每組平均煙氣溫度這一項(xiàng)沒(méi)能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，其燃燒性能參數(shù)不符合B1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，因此NB(EH-4)型防火涂料達(dá)不到本大型冷庫(kù)設(shè)計(jì)要求，不適用于本工程項(xiàng)目。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合水性飾面型防火涂料及水性室內(nèi)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的特點(diǎn)，采用硅丙改性調(diào)理乳液體系，又在該防火涂料體系中添加了美國(guó)杜邦公司的新產(chǎn)品——納米碳纖維，制成新型防火涂料SM(XFD)涂于該保溫材料上，使其達(dá)到設(shè)計(jì)噴涂厚度，制成試驗(yàn)樣板。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硅丙改性調(diào)理乳液體系的采用使該涂料與底材保持了良好的黏結(jié)力，不發(fā)生反應(yīng)，納米碳纖維的加入大大提高了該涂料的抗裂性，噴涂后經(jīng)過(guò)72 h的放置，涂層表面無(wú)裂紋，附著力良好，各項(xiàng)理化性能也非常出色。將該試驗(yàn)樣板置于-18℃的冰柜中72 h，取出后涂層良好，又浸泡于冷水中24 h，涂層不起泡，不脫落。待樣板干燥后，又用汽油噴燈置于樣板前方20cm處測(cè)試其耐火性能，遇火后，涂層形成蜂窩狀海綿層，在1 000℃高溫下，涂層下的保溫材料沒(méi)有發(fā)生變形熔化現(xiàn)場(chǎng)，防火效果良好。表7為按照標(biāo)準(zhǔn)GB 12441-2005《飾面型防火涂料》進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果，其中由于低溫脫落一項(xiàng)無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，-18℃冷凍72 h的試驗(yàn)條件由國(guó)家消防工程技術(shù)研究中心根據(jù)冷庫(kù)工作溫度所定。

表7 新型防火涂料SM(XFD)的檢測(cè)結(jié)果

需要強(qiáng)調(diào)的是，該新型防火涂料采用了天津市星發(fā)防火材料廠生產(chǎn)的改性乳液，用水代替溶劑，涂料無(wú)毒、無(wú)味，為綠色環(huán)保型，符合現(xiàn)今的環(huán)保趨勢(shì)。

3 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)研究，可得出如下結(jié)論:(1)目前市面上的水性飾面型防火涂料及水性室內(nèi)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料均未能滿足大型冷庫(kù)防火設(shè)計(jì)要求，在低溫環(huán)境中使用易起泡脫落。(2)結(jié)合水性飾面型防火涂料及水性室內(nèi)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的特點(diǎn)，采用硅丙改性調(diào)理乳液體系使該涂料與底材保持良好的黏結(jié)力，不發(fā)生反應(yīng)，又在該涂料體系中添加了美國(guó)杜邦公司的新產(chǎn)品——納米碳纖維，大大提高了該涂料的抗裂性，使其在防火性能很好的前提下達(dá)到了大型冷庫(kù)的低溫環(huán)境設(shè)計(jì)要求。

［1］華校生．新技術(shù)新工藝給我國(guó)聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的新機(jī)遇［J］．建筑節(jié)能，2009，37(1)．

［2］胡永騰，黃振利，孫俠．有機(jī)保溫材料防火界面劑開(kāi)發(fā)與研究［J］．遼寧建材，2010，(2)．

［3］王學(xué)成，孫元元，徐龍．建筑保溫材料防火等級(jí)的界定及性能分析［J］．建筑節(jié)能，2011，39(12)．