膨胀型防火涂料对涂料防火性能的影响

膨胀型防火涂料

在英格兰和威尔士《建筑规(BuildingRcgulation)》的许可文件B中，是这样描述防火安全的，“建筑物的设计和建造必须保证，在发生火灾时，建筑物能保持相当长时间的稳定性。”那么“相当长时间”是多长时间呢?

在该文件中，依据建筑物不同的高度和用途，规定了不同的耐火时间，从30mm到120mln不等，耐火时间的长短也与建筑中是否安装了喷水灭火系统(主动消防)有关。耐火时间是通过在建筑结构的钢构件上涂敷隔热材料(被动消防)来实现的。许可文件B中明确规定，这些隔热材料必须满足BS476第21部分《火灾试验标准(FireTestStandard)》关于耐火时间的要求。这个试验标准包括，在NAMAS许可的实验条件下，钢柱和钢梁的有载荷和无载荷实验。这个火灾试验方法是基于在燃烧室中的标准纤维素火，燃烧室温度控制在符合标准加热曲线的水平。根据实验结果就能确定各种情况下，钢材需要的绝热材料厚度。建筑者和设计人员经常青睐的一种重要的防火材料就是膨胀型防火涂料。

膨胀型防火涂料在火灾条件下，厚度能膨胀许多倍，并产生绝热炭化层或泡沫。炭化层能降低钢材温度升高的速度，从而延长结构破坏的时间。

在英国，除了《建筑规范》有一些要求外，对结构钢组件(在没有气体、油类和化学危险品的场所)，目前还没有其他进行更进一步试验的法定要求。特别是针对爆炸和(或)烃类火影响后果的实验或许可，也没有具体的规定要求。本文作者也相信，其他欧洲国家和美国，情况也与此相似，而且这些国家只有国家标准规定的纤维素火实验。

2001年9月11日纽约世界贸易中心事件后，在全世界范围内关于高层建筑消防的许多问题被提了出来。为了达到更可靠的安全程度，同时也为了解答这些特殊问题，利氏涂料公司(Leigh"sPaints)已经开发出了——系列Firetex膨胀型防火涂料，以应对爆炸和烃类火灾。

在世贸中心事故中，先发生爆炸，然后起火，消防没施丧失厂刈下面结构的保护作用，膨胀型防火涂料必须在爆炸过程中和爆炸发生后都能保持完好并粘附在钢材1上。所以，Leigh"sPaints就采用了一种Advantica技术(以前英国的一种气体技术)来进行气体爆炸实验，以评价薄薄一层膨胀型防火涂料抵御爆炸的能力。

非膨胀型防火涂料配方

非膨胀型防火涂料是由难燃性或不燃性树酯、阻燃剂、防火填料等组成。

（1） 主要成膜物质：难燃性树脂，一般为含卤素、磷、氮之类的高分子合成树脂，如卤化醇酸树脂、聚酯、环氧、酚醛、；氯化橡胶、氯丁橡胶乳液、聚丙烯酸酯乳液、VAE乳液等

另外，如水玻璃、硅溶胶、磷酸盐等无机材料可作为无机防火材料的成膜物质，由它们组成的涂料层具有不燃性、不发烟和无毒性等特点。

（2） 阻燃剂：阻燃剂增加涂膜的难燃性。常用的有：含磷、卤的有机物，如氯化石蜡、十溴联苯醚、磷酚三氯乙醛酯等。另外还有锑系、硼系（硼酸、硼砂、硼酸锌、硼酸铝）、铝系、锆系（氧化锆）等无机阻燃剂。其中三氯化锑与含卤的树脂相配合应用常可获得较好的阻燃能力。

（3） 防火填料：常用的无机颜料和填料都具有不燃性或低热传导性和隔热性，他们能增加涂层的难燃性。常用的有膨胀石蛭石、珍珠岩、云母粉、滑石粉、高岭土、氧化锌、钛白、碳酸钙、氢氧化铝、硼酸锌、三氧化二锑等。

（4） 助剂：为了满足防火涂料的其他性能要求，还需要使用一些助剂，例如增塑剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂等。

配方举例

1、 无机非膨胀型防火涂料

内墙用防火涂料

成分 用量/质量份

85%磷酸 2

水 41

含水磷酸铝 57

壬基苯酚 0.15

异丙醇 1.65

金红石 38.9

工艺、性能 将磷酸、磷酸铝和水混合加热熔解后，冷到室温加入壬基苯酚、异丙醇混和均匀，再加入用水浸湿的金红石，将混合物加速搅拌，调和即成装饰用防火涂料。

将成品刷于干墙面上，该墙面暴露于500℃的明火中而不燃烧，此时干墙面上没有火焰，只有少量烟雾产生。本品广泛应用于高级建筑、防火仓库等内墙装饰涂刷。

白色水性建筑防火涂料

工艺、性能 本品主要用于建筑物表面做防火涂层，既可单独做装饰性涂料，又可作为底层涂料，上面再涂其他涂层。

2、 水性非膨胀型防火涂料 成分 用量/质量份

85%磷酸 1.4

第8卷第5期2005年10月建󰀁筑󰀁材󰀁料󰀁学󰀁报JOURNALOFBUILDINGMATERIALS󰀁Vol.8,No.5Oct.,2005

收稿日期:2004-07-17基金项目:国家863高技术研究发展计划资助项目(2002AA331130)作者简介:王国建(1953-),男,浙江诸暨人,同济大学教授,博士生导师,博士.󰀁󰀁文章编号:1007-9629(2005)05-0527-05

钢结构超薄膨胀型防火涂料的研究(Ⅱ)

󰀁󰀁󰀁树脂基料对涂料性能的影响

王国建,󰀁董󰀁王月,󰀁刘󰀁琳,󰀁许乾慰

(同济大学材料科学与工程学院,上海200092)

摘要:采用高性能高氯化聚乙烯(HHCPE)以及它与丙烯酸酯树脂或氨基树脂拼用为基料,季戊四醇/三聚氰胺磷酸盐类为防火体系,制备了钢结构超薄膨胀型防火涂料,并研究

了基料种类、用量及拼用对防火涂料性能的影响.

关键词:高性能高氯化聚乙烯;丙烯酸酯树脂;氨基树脂;钢结构;超薄膨胀型防火涂料中图分类号:TU545󰀁󰀁󰀁文献标识码:A

StudyontheSuper󰀁thinIntumescentFireRetardantCoatings

forSteelStructure(Ⅱ)

󰀁󰀁󰀁InfluenceofResinBinderonthePropertiesofCoatings

WANGGuo󰀁jian,󰀁DONGYue,󰀁LIULin,󰀁XUQian󰀁wei(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

Abstract:Akindofsuper󰀁thinintumescentfireretardantcoatingforsteelstructurewaspre󰀁

pared,withhighperformancehighchlorinatedpolyethylene(HHCPE)andpolyacrylateresinor

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产品简介：

防火涂料是在主要成膜物质（漆基）中加入颜料、填料、防火填料、增塑剂、其他 助剂、水或溶剂而组成的，可用于可燃性底材表面，能降低被涂底材表面的可燃性，阻止火焰燃烧到底材或对底材起到组织蔓延、扩展作用，从而提高被涂底材耐火极限的一种功能型涂料，该类涂料已被广泛应用于建筑、交通工具、电器、军工、化工、纺织、古建及文物保护等诸多方面。

防火涂料按机理分类：

膨胀型防火涂料，非膨胀型防火涂料。目前膨胀型防火涂料又分为有机型和无机型。市场中目前应用比较广泛的是水性有机防火涂料。

膨胀型防火涂料在正常的情况下，受火时可膨胀并形成均匀而致密的蜂窝状或海绵状的碳质泡沫层，使火焰和物体隔绝开来，阻止或延缓燃烧，以达到灭火的目的，对可燃基材具有良好的保护作用。防火涂料一般由人工合成的不燃烧或难燃烧有机高分子树脂为主体，该有机高分子树脂经特殊的基团改性，树脂本身即可带有一定量阻燃基团和能发泡的基团，再适当加入少量的阻燃剂、发泡剂、碳源等组成防火体系。同时，防火涂料所用的颜料，常用锑白、钛白、云母以及石棉等，因为这些颜料具有很高的散发热量的效能，也有利于防火作用，其中锑白粉对红外线的反射能力较强，遇火焰能反射热量，在防火涂料中广泛使用。

防火机理：

1. 防火涂料本身具有难燃性或不燃性，使被保护基材不直接与空气接触而延迟物体着火或减小燃烧的速度；

2. 防火涂料除本身具有不燃性或难燃性外，它还具有较低的导热系数，可以延迟火焰温度向被保护基材的传递；

3. 防火涂料受热分解出不燃的惰性气体，冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体，使之不易燃烧或燃烧速度减慢；

4. 含氮的防火涂料受热分解放出NO、NHZZ3等基团，与有机游离基化合，中断连锁反应，降低温度；

5. 膨胀型防火涂料受热膨胀发泡，形成碳质泡沫隔热层，封闭被保护的物体，延迟热量向基材的传递，阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。