钢结构防火涂料研究进展
关于钢结构防火保护新技术的研究
关于钢结构防火保护新技术的研究【摘要】钢结构在建筑工程中得到广泛应用，但在火灾中容易受损。
针对这一问题，钢结构防火保护技术的研究变得至关重要。
本文通过对现有钢结构防火保护技术的现状进行分析，探讨了钢结构防火保护的新技术，并重点研究了新型防火材料的应用。
文章还探讨了新技术在实际工程中的应用情况，并展望了防火保护技术的发展趋势。
结论部分总结了新技术的优势和存在的不足，并提出了未来研究方向的展望。
通过本文的研究，可以为钢结构防火保护技术的发展提供一定的参考和指导，为提高建筑工程的耐火性能提供重要的参考依据。
【关键词】钢结构、防火保护、新技术、研究、现状分析、探索、防火材料、应用、发展趋势、优势、不足、未来研究方向。
1. 引言1.1 研究背景传统的钢结构防火保护主要采用耐火涂料、耐火板等pass化保护措施，然而这些传统技术存在着隔热性能差、耐久性低、施工成本高等问题，难以满足现代建筑对防火性能的要求。
随着科技的进步和社会的需求，钢结构防火保护新技术开始受到重视。
通过对新型防火材料的研究和开发，以及新技术在实际工程中的应用，可以提高钢结构的耐火性能，降低施工成本，提高工程质量，从而推动防火保护技术向更高水平发展。
针对此背景，本文将对钢结构防火保护新技术进行深入研究和探讨。
1.2 研究目的研究的目的是探索钢结构防火保护新技术的发展方向，提高钢结构在火灾情况下的抗火能力，减少火灾事故造成的人员伤亡和财产损失。
通过研究新型防火材料和技术，不断提升钢结构的防火性能，提高建筑结构的整体安全性和抗灾能力。
通过新技术在实际工程中的应用和实践，验证新技术的可行性和有效性。
通过本研究可以为钢结构防火保护领域的发展提供科学依据和技术支持，推动钢结构防火保护技术的进步和完善，促进建筑行业的可持续发展。
1.3 研究意义钢结构在现代建筑中得到广泛应用，因其具有高强度、轻质、可靠性强等优点而备受青睐。
钢结构在火灾中容易失去强度，导致建筑物的倒塌，造成严重的人员伤亡和财产损失。
钢结构防火涂料的现状及发展
钢结构防火涂料的现状及发展
1 现状
钢结构防火涂料是指以石膏、沥青、聚氨酯以及其他阻燃材料为基料而配制的防火防热涂料。
它不仅可以形成一层阻燃膜，阻止火焰向另一侧蔓延，而且还具有优异的耐火性能，以及良好的抗温度、抗腐蚀、耐候性等抗氧化性能。
钢结构防火涂料在国内已经普遍使用于铁路、公路隧道，电力厂等，具有广泛的应用。
2 发展
钢结构防火涂料在火灾现场有着强大的抗火灾特性，从而进一步加强对施工工程的阻燃保护。
随着火灾常识的日益普及，用户和企业对钢结构防火涂料的要求也在不断提高，涂料的性能、施工工艺和环保要求也越来越高。
在此过程中，相关研究院校也积极参与其中，不断推出拥有更优秀性能及特性的涂料系列。
3 新特点
钢结构防火涂料不仅具备优异的抗火能力，而且表面光洁。
施工方便，室内装潢时没有有害物质，安静、健康、环保，可用于大多数建筑要求的设计及维护中。
此外，以热固性粉末涂料的钢结构防火涂料具有表面触感舒适，耐磨性好，耐热性强，密封性良好等优点，不仅可以防止火灾从部件进一步蔓延，而且具有阻止反光的功能，在有防火效果的同时，也可以达到美观效果。
4 总结
自近几年以来，由于技术的突破，钢结构防火涂料性能得到极大提高，有效地保护了我们的人们和家园。
随着技术的不断发展，未来将继续推动钢结构防火涂料性能的提升，从而更好地保障社会安全和财产安全。
钢结构防火涂料现状及其发展
钢结构防火涂料现状及其发展钢结构防火涂料是一种专门用于钢结构表面涂装的防火材料，能够在火灾发生时减缓火势蔓延，保护钢结构免受破坏。
由于钢结构具有轻质、高强度、施工便捷等特点，被广泛应用于各类建筑和设施中，因此钢结构防火涂料的研发和应用显得至关重要。
目前，钢结构防火涂料市场发展迅速，需求旺盛。
据统计，我国钢结构防火涂料年产量逐年上升，销售额也逐年增长。
然而，在生产、销售和使用过程中，也暴露出一些问题，如部分生产厂家质量意识淡薄，市场上存在低劣产品；部分使用单位对防火涂料的认识不足，选用不当等。
钢结构防火涂料广泛应用于各类建筑和设施中。
在高层建筑、大型商业建筑、石油化工、电力、通信、制造等行业中得到广泛应用。
例如，在某大型购物中心项目中，钢结构防火涂料被用于钢构支架和顶棚的防火保护，有效提高了整个建筑物的消防安全性能；在某石油化工项目中，钢结构防火涂料被用于储罐和管道的防火保护，从而确保了生产设施的安全运行。
钢结构防火涂料主要由成膜剂、催化剂、防火剂、阻燃剂、颜填料等组成。
制备方法主要包括物理混合法、化学反应法等。
在制备过程中，需要严格控制各组分的含量和比例，以确保涂料的各项性能指标符合要求。
钢结构防火涂料的施工环境和工艺也需要得到重视，以确保涂料与基材的粘结性和耐久性。
随着科技的不断进步，钢结构防火涂料的发展前景十分广阔。
未来，钢结构防火涂料将朝着高效、环保、节能方向发展。
具体来说，以下几个方面值得：技术进步：随着材料科学、消防科学等领域的不断发展，钢结构防火涂料的技术水平将不断提高，防火性能和使用寿命将得到显著提升。
市场前景：随着钢结构建筑的增多，以及人们对消防安全意识的提高，钢结构防火涂料的市场需求将进一步增加。
预计未来几年，钢结构防火涂料市场规模将持续扩大。
政策支持：各国政府对消防安全领域的重视不断加强，预计未来将出台更多政策以鼓励和规范钢结构防火涂料行业的发展。
国家对绿色环保产业的扶持也将有利于钢结构防火涂料的研发和应用。
建筑钢结构防火涂料的性能特点和研究现状
建筑钢结构防火涂料的性能特点和研究现状摘要：本文首先提出钢结构的防火要求和防火涂料的防水机理，接着说明了钢结构防火涂料的性能特点，提出目前防火涂料应用中存在问题，最后对这些问题加以解决，并且简要介绍了当前钢结构防火涂料的研究现状。
关键词：钢结构；防火涂料；防火性能；耐火性能前言：防火涂料的发展历史悠久，有人曾经通过对蛇焚烧的变化，而发明了汽油和二甲苯等膨胀性防火涂料。
在近代，人们利用石灰、水泥与水的调和，涂于建筑物表面，进行防火。
如今，已经研发出防火性能较好的钢结构防火涂料、饰面型防火涂料以及隧道防火涂料等等，广泛应用于大型建筑工程和室内室外建筑物内，另外，一些单位还专门研究了钢结构的耐火极限和防火涂料的防水机理。
1钢结构防火要求以及防火涂料的防水机理1.1钢结构防火方法为了提高钢结构的耐火极限、减少钢结构的火灾损失，我国建筑行业实施了建筑设计防火规范，gb 50016--2006《建筑设计防火规范》以及gb 50222—95(2001年修订版)《建筑室内装修设计防火规范》。
钢结构防火保护的方法多种多样，目前最为常见的方法主要有：涂覆钢结构防火涂料，这是目前最经济适用的一种方法，具有简单易行、方便可靠等特点。
其他的一些诸如外包混凝土、采用耐火钢、结构内通冷却水以及轻质防火板包覆等方式也普遍适用。
1.2防火涂料的防水机理二十世纪九十年代，我国的防火涂料才逐渐发展起来，随着经济建设的不断加强，对防火涂料的要求也在不断提高。
防火涂料具有装饰性能和防火性能等特点，按照防火涂料的组成原理和涂层变化情况划分，防火涂料一般分为膨胀性防火涂料和非膨胀性防火涂料。
膨胀性防火涂料的阻燃性能强于非膨胀性防火涂料，在有火焰时，膨胀性防火涂料涂层会膨胀，形成泡沫炭质层，炭质层能够防止外部热量对材料的损坏，从而减少了火灾对基层材料的损坏作用。
而非膨胀性防火涂料难燃性强，具有良好的隔热性能，能防止火焰的继续扩大。
非膨胀性防火涂料由难燃性树脂、阻燃剂和防火填料构成。
钢结构防火涂料的研究进展
钢结构防火涂料的研究进展[摘要]本文在多方收集资料和研究的基础上，论述了纲结构放火涂料的发展历史和研究现状,分析了钢结构防火涂料的分类和特点，指出了目前存在的一些问题，并展望了钢结构防火涂料的发展前景及趋势。
[关键词]钢结构钢结构防火涂料防火涂料0 前言经济和社会的迅速发展拖动了建筑用材的不断升级和换代，使得大型建筑不断增多。
而这些大型建筑的主要承重构件大多依赖于坚固而又轻便的钢材，这些钢材赋予了建筑物以宽阔、轻盈而又不失稳固的风格。
就目前的发展趋势来看，钢结构将是未来大型建筑的主要形式。
但是，钢结构建筑的耐火性能远比砖石结构和钢筋混凝土要差。
一般说来，钢材的机械强度是温度的函数，可以认为钢材的机械强度随温度的升高而降低。
当温度达到某一值时，钢材便失去承载能力，这一温度被定义为钢材的临界温度，一般常用的建筑钢材的临界温度在540℃左右。
对于建筑火灾，火场的温度大多在800—1200℃左右，在火灾发生的10min内，火场的温度即可达到700℃以上。
对于裸露的钢材，在这样的火灾力场下，只要几分钟就可上升到500℃而达到临界值，使得承载能力失效并导致建筑物垮塌。
2001年9月11日发生在美国纽约的恐怖袭击事件，就是由于载油飞机袭击世贸大厦时产生爆炸起火后剧烈燃烧，温度快速上升使钢结构软化并在较短的时间内使钢结构的世贸大厦坍塌。
因此，进行防火处理对于钢结构的大型建筑物具有十分重要的作用。
对钢结构建筑物进行防火保护，国内外使用最多的是防火涂料。
钢结构防火涂料的作用在于涂在钢材表面的涂料在遇到火灾时起防火隔热保护作用，防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度，避免钢结构失去支撑能力而导致建筑物垮塌。
自从有钢结构建筑以来，人们就开始总是钢结构防火问题的研究。
其中，防火涂料的研究应用与开发十分迅速，并获得了较大的进展，“9.11”事件后，钢结构建筑的防火问题更加引起了人们特别是各国政府的高度重视。
这必将在建筑物，特别是大中型建筑物的防火保护方面投入更多的财力与物力。
钢结构防火涂料的应用和研究
钢结构防火涂料的应用和研究摘要本文通过建筑钢结构的防火要求、方法的论述，介绍了钢结构防火涂料的类型、特点和在钢结构中的应用。
对防火涂料的技术要求和性能指标进行了研究和分析。
关键词钢结构；防火涂料；技术要求；性能指标随着我国建筑业的不断发展，各种建筑象雨后春笋，日益增多，各部门对使用钢结构防火涂料作钢材防火保护的要求也日益增加，钢结构防火涂料的研究、生产及推广应用正逐渐进入高潮。
1 钢结构防火涂料的类型钢结构防火涂料的类型可用不同的方法来定义：从其所用的溶剂来分，可分为溶剂型和水基型防火涂料；从其防火机理来分，可分为膨胀型和非膨胀型防火涂料；从它的使用范围来分，可分为室内和室外防火涂料。
室内钢结构防火涂料应用于工业厂房与建筑物的室内钢结构；室外钢结构防火涂料则应用于石化企业和建筑物室外裸露钢结构，要求其耐水、耐候等理化性能适应室外条件。
钢结构防火涂料的耐火性能以涂覆钢构件的涂层厚度和相应耐火极限来表示。
根据GB14907—94，钢结构防火涂料的耐火性能应满足表1的规定。
GB14907—94规定了薄涂型（B型）和厚涂型（H型）钢结构防火涂料的耐火性能指标，近几年又发展出了超薄型钢结构防火涂料。
2 钢结构防火涂料的防火隔热原理对膨胀型钢结构防火涂料而言，涂覆在钢构件上的防火涂料受火时膨胀发泡形成泡沫层，因为泡沫层质地疏松，具有良好的隔热性，其热导率很低，延滞了热量传向被保护的基材的速度；在涂层膨胀发泡产生泡沫层的过程中，因吸热反应而消耗大量的热量；涂料中的有些组分遇火发生反应而生成不燃气体，有利于降低体系的温度，对钢材起到高效的防火隔热保护。
非膨胀型防火涂料受火时，涂层基本上不发生体积变化，而依靠构成涂层的材料自身的低导热性和隔热性对钢构件起屏障和防止热辐射作用，避免火焰和高温直接进攻钢构件。
要达到高等级耐火性能，这类涂料一般涂层较厚。
3 钢结构防火涂料的研究和应用20世纪80年代初，公安部四川消防科研所在国内率先开展了钢结构防火隔热保护技术系统研究工作，研制出一系列钢结构防火涂料产品，并在很多重要工程上成功地获得应用。
钢结构防火涂料防火性能检测方法现状及发展
钢结构防火涂料防火性能检测方法现状及发展摘要：基于建筑钢结构质量管理规范，要对钢结构予以多元管理，充分发挥防火涂料防火性能优势，从而减少钢结构安全隐患问题，促进经济效益和安全效益的和谐统一。
本文简要介绍了钢结构防火涂料应用的机理以及规范要求，并从性能检测方法的具体情况入手对应用现状予以讨论，最后对其发展提出了几点建议。
关键词：钢结构；防火涂料；防火性能；现状；发展随着市场经济的不断发展，建筑工程项目中越来越多地应用钢结构，其具有强度高、安装便携等特点，但却具有防火性能差的问题，因此，要整合防火涂料控制管理工作，充分提升钢结构的应用水平，避免安全隐患问题的留存。
一、钢结构防火涂料应用概述较为常见的钢结构防火涂料主要组成部分包括基料、填料、阻燃剂、溶剂以及助剂等，有效涂抹在钢结构表面后能大大提升钢结构自身的防火隔热效果，并有效避免火势的蔓延，最大程度上保护钢结构不会受到火势的影响。
与此同时，部分钢结构应用过程中还会借助防火涂料作为装饰材料，提升防火隔热性能的同时，延长大型建筑钢结构使用寿命。
（一）机理若是按照防火涂料的厚度对其进行分类，主要分为超薄型、薄型、厚型。
1.超薄型和薄型防火涂料防火机理材料具体参数如表1所示。
表1 超薄型和薄型参数在实际应用过程中，涂料遇火会出现膨胀发泡的情况，此时，发泡层能最大程度上隔绝空气中的氧气成分，减少燃烧反应继续蔓延，还能有效降低燃烧的反应速度，加之发泡层本身具有质地较为稀疏的特点，有效降低导热率，从而延滞热量传输到钢结构。
值得一提的是，涂层的整个膨胀发泡过程处于吸热状态，能更好地吸收钢结构附近的热量，从而减少表现结构温度。
2.厚型防火涂料防火机理材料具体参数如表2所示。
厚型防火涂料本身具有不燃性，正是因为自身的导热率较低，因此有效缓解了热量的传输效果，减少高温和火焰直接作用在钢结构上对其产生的损害。
并且，涂料中部分成分遇到高温环境会发生化学反应，此时产生不燃性气体，整个化学过程呈吸热状态，还能吸收部分热量，减少钢结构表面的温度，从而提升防火隔热的整体效果。
钢结构防火涂料的应用与发展
钢结构防火涂料的应用与发展目录摘要 (1)前言 (2)1.国内外钢结构防火涂料应用与发展的情况 (3)1.1国外动向 (3)1.1.1国外钢结构建筑涂料的发展情况 (3)1.1.2国外钢结构建筑涂料的产业结构 (4)1.1.3国外钢结构建筑涂料的产品结构 (4)1.1.4国外钢结构建筑涂料的新品种 (5)1.1.5国外钢结构涂料生产的新技术 (6)1.1.6国外钢结构建筑涂料研究的新领域 (6)1.1.7国外钢结构建筑涂料的发展趋势 (7)1.2国内动向 (7)1.2.1企业状况与分布 (7)1.2.2 钢结构建筑涂料工业的技术水平 (8)1.2.3工艺装备水平 (9)1.2.4科技发展水平 (9)1.2.5 我国钢结构建筑涂料的市场前景 (9)1.2.6我国钢结构建筑涂料企业所面临的形势 (10)1.2.6.1市场竞争日益加剧 (10)1.2.6.2科技研究工作薄弱 (11)1.2.6.3国产原材料、助剂短缺 (12)1.2.7我国钢结构建筑涂料科技的发展 (13)1.2.7.1向水性化发展 (13)1.2.7.2向功能化发展 (13)1.3对我国钢结构建筑涂料发展的几点建议 (14)1.3.1 探索加速低成本扩张之路 (14)1.3.2完善国家现行标准和解决存在的问题 (15)1.3.3完善钢结构建筑涂料施工应用技术规程 (15)1.3.4发挥钢结构建筑涂料行业协会作用 (16)2阻燃技术的应用与发展 (16)2.1阻燃技术的展望 (17)2.2阻燃剂的新进展 (17)2.3膨胀型钢结构防火涂料的探讨 (18)2.4钢结构防火涂料的选用与施工 (18)2.5小结 (20)3.钢结构防火涂料应用与处理措施 (20)3.1建筑物钢结构的防火处理措施 (21)3.2防火涂料的工作原理和分类 (22)3.3钢结构的防火保护方式 (23)3.4 钢结构防火涂料的选用规定 (23)3.5钢结构防火的方法 (23)3.5.1外包防火层法 (23)3.5.2浇筑混凝土砌筑砖块法 (24)3.5.3充水法 (24)3.5.4轻质防火厚板包覆法 (25)3.5.5复合保护法 (25)3.6钢结构防火涂料的应用现状 (25)3.7钢结构防火涂料发展 (26)3.8钢结构防火涂料的耐久性及使用管理 (28)3.8.1 钢结构防火涂料的耐久性 (28)3.8.2钢结构防火涂料的使用管理 (28)3.9钢结构防火涂料的施工质量 (29)3.9.1钢结构防火涂料施工质量主要存在的问题 (29)3.9.2钢结构防火涂料的施工注意事项 (29)3.10小结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)摘要早在20世纪70年代，国外对钢结构防火涂料的研究和应用就展开了积极的工作并取得了较好的成就，至今仍是方兴未艾。
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钢结构防火涂料研究进展瞿金清 肖新颜 陈焕钦(华南理工大学化学工程研究所,广州510640)摘要:钢结构防火涂料是防火涂料中的重要品种,国内外正开展广泛研究和推广应用。
本文综述了钢结构防火涂料的分类及特点,论述了膨胀型钢结构防火涂料的组成、作用及阻燃机理。
展望了钢结构防火涂料的发展前景,即开发涂层超薄、装饰性强、施工方便、防火性能高、应用范围广的超薄型的室外钢结构防火涂料和研制环保型水性钢结构防火涂料,以及结合新的合成技术,研制多功能钢结构防火涂料。
关键词:防火涂料;钢结构;阻燃机理中图分类号:T Q63718 文献标识码:AR esearch progress in fire retardant coatings for steel structuresQU Jin 2qing ,XIAO Xin 2yan ,CHEN Huan 2qin(Institute of Chemical Engineering ,S outh China University of T echnology ,G uangzhou 510640,China )Abstract :The fire retardant coatings for steel structures is an im portant kind of the fire retardant coatings ,s o extensive in 2vestigation and application have been carried out all over the w orld.In this paper ,the catalogue and characteristics of fire retar 2dant coatings for steel structures were reviewed.The com ponent ,effect and flame retardant mechanism of dilatant fire retardant coatings for steel structures were described.I ts prospective development was als o pointed out.The super 2thin exterior fire retar 2dant coatings for steel structures featuring high thermal insulation against flame and g ood decorative property will be developed ,and water 2borne environmental friendly and multifunctional fire retardant coatings for steel structures will be investigated als o.K ey w ords :fire retardant coatings ;steel structure ;fire proofing mechanism 收稿日期:2000209215 作者简介:瞿金清,男,1970年生,博士,讲师,从事精细化学品的研制。
防火涂料根据用途和使用对象可分为饰面型防火涂料、电缆防火涂料和钢结构防火涂料,其中钢结构防火涂料是防火涂料中的主要品种,约占整个防火涂料用量的2/3[1]。
我国钢结构防火涂料的研究起步较晚,随着我国消防法规的建立和健全,各部门对钢结构防火涂料的要求也日益严格,其研究、生产及应用越来越受到重视。
1 钢结构防火涂料的分类及特点钢结构防火涂料的分类可采用不同的方法。
从其所用的溶剂来分,可分为溶剂型和水基型防火涂料;从其防火机理来分,可分为膨胀型和非膨胀型防火涂料;根据其性能特点、应用范围和发展历史[2],并参考国家标准将钢结构防火涂料分为厚涂型、薄涂型和超薄型钢结构防火涂料。
111 厚涂型钢结构防火涂料厚涂型钢结构防火涂料,是指涂层厚度在8～50mm ,在火灾中不膨胀,依靠材料的不燃性、低导热性或涂层中材料的吸热性,延缓钢材的温升,其耐火极限可达015～3h 的涂料,又叫钢结构防火隔热喷涂涂料。
该涂料多为无机水溶性涂料,一般采用碱金属硅酸盐类、磷酸盐类等作为粘结剂,其涂层不耐水,不防潮,耐候性较差,且易出现开裂、脱粉等缺点。
常采用氟硅酸盐、硼酸盐、有机高分子聚合物等对其改性。
这种涂料采用喷涂施工,多应用在要求耐火极限2h 以上的室内钢结构上。
国内有S D 22型和T N 2LG 型钢结构防火涂料,国外有英国的UK 26型和美国的AD 型钢结构防火涂料。
厚涂型钢结构防火涂料具有密度小、热导率低、粘结力强、不腐蚀钢材等特点,特别适于超高层钢结构建筑物的防火保护要求。
其缺点是:涂层厚,表面粗糙,外观装饰性较差,不适用于裸露钢结构的涂装与保护。
112 薄涂型钢结构防火涂料涂层厚度在3～7mm ,受火灾时能膨胀发泡,形・31・第 卷第 期现代化工Feb. 年 月M odern Chemical Industry成耐火隔热层,以延缓钢材的温升,这类防火涂料称为薄涂型钢结构防火涂料。
该涂料是由聚合物乳液配以合适的膨胀阻燃剂、添加剂和颜填料等组成。
其中聚合物乳液必须对钢材具有良好的附着力、耐久性和耐水性,常用聚合物乳液有苯乙烯改性丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液、偏氯乙烯乳液等。
该类涂料又可分为底层(隔热层)和面层(装饰层),其装饰性比厚涂型涂料好,采用喷涂施工,一般使用在要求耐火极限不超过2h的建筑钢结构上。
如国内的S D -1型和LB型,涂层厚度分别为513mm和714mm 时,耐火极限分别为1162h和2105h。
薄涂型钢结构防火涂料具有涂层薄,粘结力强,抗振、抗弯性好,易施工,操作简便等优点,特别适用于体育馆和工业厂房等裸露钢结构。
113 超薄型钢结构防火涂料超薄型钢结构防火涂料,是指涂层厚度不超过3mm,受火灾时膨胀发泡,形成致密的防火隔热层的涂料,是近几年发展起来的钢结构防火涂料新品种。
超薄膨胀型钢结构防火涂料可采用喷涂、刷涂或辊涂施工,一般使用在要求耐火极限在2h以内的建筑钢结构上。
与厚涂型和薄涂型钢结构防火涂料相比,超薄膨胀型钢结构防火涂料具有粒度细、涂层薄、施工方便、装饰性好等优点。
在满足防火性能要求的同时,还能满足高装饰性要求,特别适用于裸露的钢结构的装饰与保护。
公安部四川消防科研所研制的SC B型和SC A型超薄膨胀型钢结构防火涂料,涂层厚度分别为2169mm和116mm,耐火极限分别为147min和63min;德国Herberts公司的Water Based238320型钢结构防火涂料,涂层厚度2163mm,耐火极限63min。
2 膨胀型钢结构防火涂料的组成及其作用薄涂型和超薄型钢结构防火涂料属于膨胀型防火涂料,配方组成为:基料树脂、膨胀阻燃体系、有机难燃剂和其他辅助材料。
211 基料树脂防火涂料中的基料树脂,一方面要有较强的粘结作用,可把涂料中的各种组分粘合在一起,涂料干燥后能形成坚固的涂层,对涂料的理化性能有着决定性的影响。
另一方面,涂层遇火时,作为高分子材料,同样分解炭化,与小分子不同的是,它的炭化物强度要高得多,尤其是热固型或交联型树脂。
因此,基料树脂的确定原则主要有下面几点:第一,基料在高温下(800～1000℃)与钢材有较强的粘合强度,并且有利于或至少是不影响防火涂料体系的防火隔热效果;第二,选用的基料除使涂料具有良好的理化性能外,还应对金属无腐蚀性;第三,选用的基料应考虑对涂料的炭化膨胀高度及炭质层强度的影响。
基料树脂的软化熔融温度要与发泡组分(炭化剂、脱水催化剂和发泡剂)的分解温度相匹配,而且树脂的熔体粘度较高,能包覆产生的气体,使炭质层的泡孔致密且均匀[3]。
常用的基料树脂有氨基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂和酚醛树脂等。
212 膨胀阻燃体系21211 脱水催化剂作为膨胀型防火涂料的关键组分,脱水催化剂的主要功用是促进和改进涂层的热分解进程,促进形成不易燃的三维炭质层结构,减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮的含量;促进产生不燃性气体反应的发生。
曾经采用磷酸氢二铵和磷酸二氢铵作为脱水催化剂,但由于它们具有较高的水溶性和较低的热稳定性,在70年代后期被淘汰。
现在普遍采用聚磷酸铵(APP)、磷酸铵镁和磷酸三聚氰胺(MP),这些物质受热分解产生磷酸而对多元醇进行脱水。
其中APP是一种优良的脱水剂,分子式为(NH4)n+2 P n O3n+1,经红外光谱、31P核磁共振等分析,已证明其结构为一个没有支链的链状聚合物大分子,其聚合度一般在20～2000,含磷质量分数高达32%,超过已知所有含磷阻燃剂[4],而磷含量又是其起阻燃作用的一个重要指标;同时,APP具有很小的水溶性和较高的热稳定性。
实验证明,磷酸、聚磷酸等的盐、酯、酰胺类物质,只要它在100～250℃下能够分解产生相应的酸,都可以作为脱水催化剂。
因此脱水催化剂的选择应综合考虑其水溶性、热稳定性、磷含量和原材料价格等因素。
21212 炭化剂当涂层遇到火焰或高温作用时,在催化剂的作用下,炭化剂脱水炭化形成多孔结构炭质层。
炭化剂是形成三维空间结构且不易燃烧的发泡炭质层的物质基础,对发泡炭质层起着骨架作用。
炭化剂的有效性,一方面决定于它的碳含量和羟基的数目,另一方面取决于炭化剂的分解温度。
炭化剂中碳含量决定其炭化速度,而羟基含量决定其脱水和成泡速度。
一般采用高碳含量、低反应速度的物质作炭化剂较为适宜。
当采用APP作为脱水催化剂时,就应该采用热稳定性较高的季戊四醇(PE)或二季戊四醇(DPE)与之配用,否则不能形成理想的膨胀炭质层;如选用淀粉作为炭化剂,则在APP热分解之前,・41・现代化工第 卷第 期淀粉早已分解并产生大量的焦油,故不能形成理想的膨胀体。
炭化剂的加入量过大,会抑制炭质层的膨胀高度,但炭质层较为致密;加入量过低,又不利于炭质层的完整性和隔热性。
因此炭化剂的用量要适量,一般其使用量要低于APP。
21213 发泡剂这类物质遇火受热分解放出不燃性气体(如HCl,NH3,H2O等),使涂层膨胀形成海绵状炭质层。
常用的发泡剂有:三聚氰胺(ME L)、双氰胺、氯化石蜡(CP)等。
防火涂料中采用两种或多种发泡剂拼混,效果较好。
例如,采用含氯与含磷化合物拼混,不仅可以从固相到气相广泛抑制燃烧的进行,而且由于氯、磷两元素间会产生协同效应,燃烧时生成PCl3,POCl3等化合物,在高温下为气体,其密度比空气大,可附着在底材表面而形成较均匀的覆盖层,将空气与可燃物隔开,从而达到抑制或阻止燃烧的目的。