魏小赟，王艷艷，王小瑞

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)工程學(xué)院 ， 甘肅 蘭州 730060)

防火涂料，也叫阻燃涂料[1]，是一種能夠用到可燃性的基材表面，能夠降低被涂材料表面的可燃性，同時能夠阻滯火災(zāi)迅速蔓延，提高被涂材料耐火極限的一種特殊涂料。隨著科技的進步和經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，阻燃涂料已經(jīng)在各個地方、各個行業(yè)得到了廣泛的普及和運用，特別是在建筑行業(yè)，無論是適應(yīng)建筑裝飾要求，還是滿足安全和消防要求，阻燃涂料都得到了更為廣泛地運用，需求更為廣泛，地位也愈來愈重要。

從防火涂料的組成來看，主要包括兩部分：一部分是基料，另外一部分是阻燃添加劑。

從防火涂料的功能來看，也主要表現(xiàn)在兩方面：一方面是裝飾及對基材提供物理保護的功能，另一方面是阻燃耐火的功能，要求防火涂料在一定溫度發(fā)泡形成防火隔熱層。

因此，防火涂料是一種具備特殊功效的涂料，它既能夠裝飾，又能夠防火，同時還具有防腐、防銹、耐酸堿、耐水、耐鹽霧等優(yōu)良功能，將其涂覆于建筑物表面，對建筑物的防火保護具有重要的功效和作用。

1 防火涂料的防火原理

防火涂料的防火原理大致可歸納為以下五點:

⑴防火涂料自身不宜燃燒，它可以使基材和空氣不發(fā)生直接接觸，這樣可以延遲物體著火和燃燒的速度；

⑵防火涂料的導(dǎo)熱系數(shù)較低，它可以延遲火焰溫度向被保護基材的傳遞；

⑶防火涂料受熱后會分解出不燃性的氣體，這些氣體可以降低可燃性氣體的濃度，從而保護基材不宜燃燒或降低燃燒速度；

⑷添加了阻燃元素的防火涂料，如添加N、P等元素后，受熱分解出NO、NH3等基團，與有機游離基化合，中斷連鎖反應(yīng)，降低溫度；

⑸膨脹型防火涂料受熱膨脹發(fā)泡，形成的碳質(zhì)泡沫隔熱層封閉被保護的物體，延遲熱量與基材的傳遞，阻止物體著火燃燒或因溫度升高而造成的強度下降。

2 防火涂料的分類

防火涂料的類型可用不同的方法來定義：

(1)按照所用的基料來劃分，可以分為有機型和無機型。有機型防火涂料以天然的或合成的有機樹脂、有機乳液為其基料；無機型防火涂料以無機粘接劑為基料。

(2)②按照防火的形式來劃分，可分為膨脹型和非膨脹型。

(3)按照使用的范圍來劃分，可分為飾面性防火涂料、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、電纜防火涂料、預(yù)應(yīng)力混凝土樓板防火涂料、隧道防火涂料等。

3 防火涂料的研究進展

我國關(guān)于防火涂料研究，起步相對較晚。但隨著社會的不斷發(fā)展、科技的不斷進步，通過不斷學(xué)習(xí)、吸收國外的先進技術(shù)，我國關(guān)于防火涂料的研究和推廣運用都得到了迅速的發(fā)展。

喬浩[2]等參照熔體發(fā)泡法制備泡沫陶瓷的原理,將Bi系低熔點玻璃粉作為高溫熔體添加到防火涂料中,達到高溫條件下為涂料膨脹提供熔體,提高涂料的影脹倍數(shù),優(yōu)化涂料的影脹結(jié)構(gòu),從而提高涂料的防火性能。通過熱重分析及耐火時間分析發(fā)現(xiàn)，摻加6%～8%的低熔點玻璃粉Bi2O2-B2O3-ZnO(325-390-435℃)能夠有效的改善防火涂料的阻燃性能，尤其是涂層的膨脹倍數(shù)達到10倍左右，耐火時間可達120min。熱重結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加了玻璃粉的防火涂料熱穩(wěn)定性更高，在高溫條件下殘余率可達77.34%，在很大程度上提高了無機超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火性能。

韓忠智[3]〗等以環(huán)氧樹脂、聚酰胺固化劑作為膜樹脂,在其中加入鈦白粉和云母粉作為無機顏、填料,以聚磷酸銨、季戊四醇和三聚氟胺作為阻燃劑體系,通過添加膨脹石墨提高了防火涂料的膨脹高度和耐火時間，得到了一種具有良好附著力、耐化學(xué)品性及阻燃性優(yōu)良的膨脹型環(huán)氧防火涂料。

Long Yan[4]等用環(huán)磷酸酯和聚乙二醇硼酸酯經(jīng)酯化反應(yīng)合成了一系列新型磷、硼阻燃劑，將所得的阻燃劑應(yīng)用于氨基樹脂中，制備了透明的阻燃涂料。透明度分析和防火試驗結(jié)果表明，含聚乙二醇硼酸酯的阻燃涂料即使在其含量較高的情況下也具有較高的透明度，同時為木材基板提供了良好的防火性能。同時，聚乙二醇硼酸酯的引入對降低涂層的放熱和產(chǎn)煙具有良好的協(xié)同作用，特別是當(dāng)環(huán)磷酸酯/聚乙二醇硼酸酯的質(zhì)量比為80∶20時，得到的涂層與未添加聚乙二醇硼酸酯的涂層相比，峰值釋熱率降低51.5%，總釋熱率降低48.1%，煙氣密度等級降低59.7%。熱重分析表明，聚乙二醇硼酸酯的加入提高了涂層的熱穩(wěn)定性。此外，與聚乙二醇相比，同樣添加聚乙二醇硼酸酯對阻燃涂料的防火性能和成焦性能具有更好的協(xié)同作用。聚乙二醇硼酸酯涂料具有優(yōu)異的阻燃和抑煙性能，這是由于聚乙二醇硼酸酯涂料在縮合過程中形成了較多的含磷、含硼交聯(lián)結(jié)構(gòu)和芳香族結(jié)構(gòu)，在燃燒過程中產(chǎn)生了較穩(wěn)定、致密、膨脹的炭黑。

梁光明[5]等研究了氫氧化鋁添加量對膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料附著力和耐火性的影響。該實驗在防火涂料配方中不改變其他組分質(zhì)量，僅改變氫氧化鋁添加量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)配方中氫氧化鋁用量少于2%時,涂層受火時易發(fā)生熔融脫落;當(dāng)氫氧化鋁用量為6%左右時,涂膜附著力較好。氫氧化鋁用量對涂膜的耐火性也有較大影響,當(dāng)氫氧化鋁的用量為6%～10%時,炭化層強度高,且與基材表面附著良好,耐火時間達120min以上。

陸文卿[6]等用2種不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的乳液共混作為成膜物質(zhì)，加入防火助劑、無機填料和增強材料,制備了一種水性防火阻尼雙功能涂料。通過防火性能測試裝置、動態(tài)黏彈譜儀(DMA)和掃描電鏡(SEM)等手段研究了乳液和堿式硫酸鎂(MHSH)對涂料防火及阻尼性能的影響。結(jié)果表明:低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度乳液的加入可以提高涂料低溫區(qū)的阻尼性能,但會降低涂料的防火性能。在此基礎(chǔ)上加入適量MHSH,涂料的防火性能和阻尼性能均有提升。當(dāng)乳液加入量為24%,MHSH加入量為3%時,可得到防火和阻尼綜合性能均較優(yōu)的雙功能涂料。

XiaochunHu[7]等將一種MgAlCO3 -層狀雙羥基化合物(MgAlCO3-LDHs)引入到含有水性膨脹型阻燃劑(IFR)的由多磷酸銨(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)制成的納米涂料中。通過熱重分析、差熱分析、傅里葉變換紅外光譜、x射線功率譜、掃描電鏡、防火性能試驗和錐形量熱法等手段對MgAlCO3-LDHs的影響進行了評價。結(jié)果顯示，當(dāng)1.8 %的MgAlCO3-LDHs添加到IFR中時，MgAlCO3-LDHs增強了IFR涂層的剩余重量、熱穩(wěn)定性和抗氧化性。統(tǒng)計結(jié)果表明，在IFR涂層中加入適量的MgAlCO3-LDHs，可以使炭層形成均勻致密的泡沫，從而增強了其隔熱性能。錐形量熱法測定結(jié)果表明，與不添加MgAlCO3-LDHs的涂層相比，添加MgAlCO3-LDHs涂層的總排煙量降低46%，排煙率降低25%?？梢钥闯?，在IFR涂層中加入MgAlCO3-LDHs后能夠提高涂層的阻燃性能。

4 結(jié)語

貫徹落實以人民為中心的發(fā)展思想、推動經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的要求，對防火涂料的安全、環(huán)保等性能都提出了新的、更高的要求。特別是黨和國家大力推進生態(tài)文明建設(shè)，人們的環(huán)保意識不斷提高，環(huán)保型防火涂料必將成為發(fā)展所需、民眾所求和市場主流。這就要求我們，必須下功夫深入研究防火涂料基體樹脂的性能，從而更好地提高安全阻燃性能和環(huán)保性能。