防火涂料的应用于研究

防火涂料的应用与研究,防火涂料又叫阻燃材料，它是一种涂刷在建筑物内的木材、纤维板、纸板、塑料等易燃基材上或用于电缆、金属构件表面，起防火保护和装饰作用的专用涂料。使用它可以阻止火势迅速蔓延，防止小火酿成大灾，给救灾人员赢得时间。,防火涂料分类,1、钢结构防火涂料的研究及应用现状由于钢结构具有强度高、受荷能力强、自质轻、占空体积小、构件制造与安装方便、节约木材等许多优点, 因此越来越广泛地应用于建筑中。特别是一些重要建筑、大跨度建筑和高层建筑。我国现行国家标准GB 149072002钢结构防火涂料将室内钢结构防火涂料按施工厚度分为：厚型（NH 型）和薄型（NB 型）两大类。20 世纪90 年代开始出现了超薄型（NCB）钢结构防火涂料，并且已成为目前我国钢结构防火涂料研究及生产单位竞相研发的热点。,（1） 钢结构防火涂料的防火原理钢结构防火涂料的防火原理主要有以下3 点：第一，涂层吸热后部分物质分解释放出的水蒸汽或其他不燃气体，起到消耗热量，降低火焰温度和燃烧速度，冲淡氧气的作用；第二，涂层对钢基材起屏蔽作用，使钢结构不至于直接暴露在火焰高温中；第三，涂层受热后形成炭化泡沫层，阻止了热量迅速向钢基材传递，推迟了钢基材强度的降低，从而提高了钢结构的耐火极限。,（2）组成：钢结构防火涂料是由基料、阻燃添加剂、增强填料、溶剂及助剂经研磨而成（3）分类：厚涂型、薄涂型和超薄涂型。厚涂型钢结构防火涂料是指涂层使用厚度在8 50mm的涂料, 这类钢结构防火涂料的耐火极限可达015 3 h。涂层使用厚度在3 7 mm 的钢结构防火涂料称为薄涂型钢结构防火涂料。超薄型钢结构防火涂料, 是指涂层使用厚度不超过3mm的钢结构防火涂料。超薄膨胀型钢结构防火涂料施工可采用喷涂、刷涂或滚涂, 一般使用在耐火极限要求2 h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粒度更细、涂层更薄、施工方便、装饰性更好是其突出特点。在满足防火要求的同时, 又能满足人们高装饰性要求, 特别是对于裸露的钢结构。,（4）配方设计在进行钢结构防火涂料配方设计前, 首先根据防火涂料的用途、主要特性及质量指标要求来决定防火涂料组成中应选择何种成膜材料(基料)。在确定主要成膜物材料以后, 再相应选用阻燃添加剂、增强填料、颜料、溶剂、助剂的品种。超薄涂型的基料有环氧树脂、氨基树脂、过氯乙烯树脂等。由于这些树脂的室温自干性较差, 在普通涂料中一般采用高温烘干或酸类催化剂催干。,（5）实验选用硅丙乳液为成膜材料, 以聚磷酸铵为阻燃剂, 季戊四醇为成炭剂, 三聚氰胺为发泡剂, 二氧化钛和硅灰石粉为填料, 制备了膨胀型钢结构防火防腐涂料, 研究了磷酸锌对涂料性能的影响, 分析了炭质层的结构。从试验结果来看, 添加适量的磷酸锌可以提高涂料的耐火性能, 且涂层发泡情况良好。,（6）钢结构防火涂料的应用现状 钢结构防火涂料使用中存在的主要问题：1)品种选择不当; 2)防火处理方法不当;3)施工质量不高.,2、饰面型防火涂料的发展与应用现状目前，国内生产的饰面型防火涂料绝大多数是膨胀型的。饰面型防火涂料采用的膨胀型阻燃体系一般由酸源（脱水成炭催化剂）、炭源（炭化剂）、和气源（发泡剂）三个部分组成。这类阻燃体系中的磷氮炭遇热产生NO和NH，而NO和NH能使燃烧赖以进行的自由基化合而导致链反应终止，限制或避免燃烧。,（1）饰面型防火涂料的防火机理 饰面型防火涂料就是根据物质燃烧的三个条件，配制相应的化学成分，使可燃物表面隔绝空气，将火源的热辐射反射回去，或者涂层高温燃烧形成膨胀隔热层，增加了涂层的厚度，延缓物质的燃烧。 另一方面，饰面型防火涂料在高温或火焰作用下能产生不燃性气体，如二氧化碳、氨气、氯化氢、溴化氢和水蒸气等，降低可燃气体的浓度和空气中氧气的浓度，从而起到防火、阻燃的作用。,（2）饰面型防火涂料的主要成分及作用 饰面型防火涂料主要由乳液、膨胀型阻燃体系（脱水催化剂、炭化剂、发泡剂）、填料及各种助剂等成分组成。它们对膨胀炭质层的形成和阻燃分别起着不同的作用。1、乳液在饰面型防火涂料中的作用乳液作为水性饰面防火涂料的基料和成膜物质，通常由高分子组成，对涂料的性能有重要的影响。一方面，乳液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，在高温下熔融成具有一定粘度、能够包覆一定发泡剂产生的气体使体系膨胀，并使气孔细小均匀；另一方面，涂层遇火时，作为高分子材料，同样要分解炭化，乳液要能在火焰灼烧或高温条件下具有难燃性和优良的膨胀发泡性能。所以乳液基料的选择对涂料的理化性能有着决定性的影响。,2、脱水催化剂在饰面型防火涂料中的作用作为饰面型防火涂料的关键组分，脱水催化剂的主要作用是促进和改进涂层的热分解进程，促进形成难燃的三维空间结构的炭化层，减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮含量，促进产生不燃性气体。凡是受热能分解产生具有脱水作用的酸的化合物，均可作为防火涂料的脱水成炭催化剂，如磷酸、硫酸、硼酸等的盐、酯和酰胺类化合物，其中磷酸铵盐是较常用的脱水成炭催化剂。3、炭化剂在饰面型防火涂料中的作用当涂层遇到火焰或高温时，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。炭化剂的有效性决定于它的碳含量、羟基的数目及分解温度。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炭速度。一般采用高碳含量、低反应速度的物质作炭化剂较为适宜。,4、发泡剂在饰面型防火涂料中的作用 饰面型防火涂料只有在发泡剂的作用下，才能在高温火焰下产生膨胀层。这类物质遇火受热分解放出不燃性气体(如HCl，NH，H O等)，使涂层膨胀形成海绵状多孔炭质层。常用的发泡剂有：三聚氰胺(MEL)、双氰胺、氯化石蜡(CP)、聚磷酸胺、磷酸胺、尿素、双氰胺等。5、填料在饰面型防火涂料中的作用 对饰面型防火涂料来说，含无机填料的比例较少，但在防火涂料的配方中起极其重要的作用，它们的加入量直接影响涂层的膨胀高度和耐火时间。一般来说，加入量越大，膨胀高度越小，膨胀炭质层越致密，强度越高。6、助剂在饰面型防火涂料中的作用 防火涂料助剂的种类较多，对于饰面型防火涂料，有些助剂可提高涂料的稳定性、施工性能和涂层的物理机械性能。,(3)饰面型防火涂料产品防火性能技术指标:耐燃时间15 min;火焰转播比值25;失重5.0 g;炭化体积25 cm3,（4）木质防火 对木质装修的防火处理一般使用的方法有两种：涂覆饰面型防火涂料和进行阻燃浸渍处理。相对来说，最有效的方法是加压浸渍法，但对设备的要求较高，且无法在现场操作，现在已经基本不被采用。而在现场涂刷阻燃剂对木质装修材料进行处理，对施工要求较高，并会对木质装修材料产生一定的破坏，特别是会影响后续的装饰效果，一般只在隐蔽部位实施。涂覆饰面型防火涂料的操作比较简便，是目前最常用的处理方法，但在具体使用中常常未能起到应有的保护作用，留下了隐患。如涂覆处理不到位，起不到