用于冷庫保溫材料的新型防火涂料試驗研究

●任海龍

(衡水市消防支隊，河北衡水 053000)

(本欄責任編輯、校對 馬 龍)

近年來，我國發(fā)生了多起由建筑保溫材料引發(fā)的火災，如上海教師公寓、沈陽萬鑫火災等，這些火災造成了嚴重的人員和財產(chǎn)損失。現(xiàn)在市場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，為了達到防火標準要求，就需要對保溫材料進行防火處理。某地新建一大型冷庫，設計要求保溫材料達到最新的消防標準要求，而目前國內(nèi)沒有達到新消防標準要求的大型冷庫，也沒有可供選擇的低溫環(huán)境使用的防火涂料，可見該設計無現(xiàn)實參考項目，因此，筆者根據(jù)其設計要求對保溫材料進行了試驗研究，以期滿足設計要求并探索解決問題的辦法。

1 冷庫設計要求及試驗準備

聚氨酯材料在保溫、隔熱、隔音性能等方面具有無可比擬的優(yōu)點，被廣泛應用于各類建筑。近年來，國內(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《高層民用建筑設計防火規(guī)范》、《建筑設計防火規(guī)范》的修訂工作。據(jù)了解，這兩個標準的修訂稿提高了材料防火標準，使聚氨酯應用受阻。聚氨酯本身防火性能達不到新標準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)能材料無法進入這個領(lǐng)域，或進入該領(lǐng)域后因達不到消防新標準的規(guī)定，留下重大火災隱患，影響建設方的正常使用。

某大型冷庫設計要求內(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;保溫層防火等級應達到B1級;阻燃氧指數(shù)達到26．2，6 s離火自熄。

從施工現(xiàn)場抽取試驗試塊，按照標準檢測試塊(1 000 mm×190 mm×65 mm)加工后進行試驗。根據(jù)本工程使用場所為冷庫內(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，選用室內(nèi)薄型防火涂料;考慮到所用場所是內(nèi)墻屋頂，應選擇飾面型防火涂料;考慮到冷庫主要儲存食品，應選用水性防火涂料。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)防火涂料進行初步試驗，試驗選擇3個廠家生產(chǎn)的3個型號的防火涂料，具體型號見表1。試驗采用的噴涂工具為美國固瑞克833無氣專用噴涂機。

表1 試驗用防火涂料型號

目前我國還沒有低溫冷庫專用的防火涂料，也沒有防火涂料的脫落試驗標準，因此將現(xiàn)有的防火涂料如何用于冷庫低溫場所是本文研究的目的，如何將防火涂料和聚氨酯材料有機結(jié)合，既達到保溫要求，又滿足防火標準是本文研究的任務，也是解決目前市場需求最快捷最有效的方法。

2 試驗結(jié)果

根據(jù)設計要求，由國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對試驗選用的防火涂料進行了詳細的檢測，檢測項目包括:在容器中的狀態(tài)、細度、干燥時間、附著力、柔韌性、耐沖擊性、耐水性、耐濕熱性、耐燃時間、火焰?zhèn)鞑ケ戎怠①|(zhì)量損失等。其中低溫脫落是試驗的一個重要檢測項目。對試驗所用樣板的主要檢測結(jié)果如表2～表5所示。

表2 黏結(jié)強度

表3 耐沖擊性

表4 耐水時間

表5 低溫脫落

由以上檢測結(jié)果可知，前3種性能檢測中，3種防火涂料均過關(guān)，但在關(guān)鍵性的低溫脫落檢測中，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)型防火涂料無脫落。同時在試驗過程中還發(fā)現(xiàn)，B60-171型飾面型防火涂料在噴涂24 h后開始出現(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后會與底材發(fā)生漸進式反應，因此，這兩種防火涂料均不適合用于該場所對聚氨酯材料的防火保護。故選用在低溫脫落試驗中表現(xiàn)良好的NB(EH-4)型水性室內(nèi)薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料對樣板進行噴涂，制成試驗樣板，并對此樣板進行燃燒性能檢測，檢測結(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沒能達到標準要求，其燃燒性能參數(shù)不符合B1級標準要求，因此NB(EH-4)型防火涂料達不到本大型冷庫設計要求，不適用于本工程項目。

根據(jù)以上試驗結(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，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，使其達到設計噴涂厚度，制成試驗樣板。經(jīng)過試驗檢驗，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，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72 h的放置，涂層表面無裂紋，附著力良好，各項理化性能也非常出色。將該試驗樣板置于-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有發(fā)生變形熔化現(xiàn)場，防火效果良好。表7為按照標準GB 12441-2005《飾面型防火涂料》進行檢測的結(jié)果，其中由于低溫脫落一項無國家標準，-18℃冷凍72 h的試驗條件由國家消防工程技術(shù)研究中心根據(jù)冷庫工作溫度所定。

表7 新型防火涂料SM(XFD)的檢測結(jié)果

需要強調(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，涂料無毒、無味，為綠色環(huán)保型，符合現(xiàn)今的環(huán)保趨勢。

3 結(jié)論

通過試驗研究，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防火設計要求，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，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，又在該涂料體系中添加了美國杜邦公司的新產(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到了大型冷庫的低溫環(huán)境設計要求。

［1］華校生．新技術(shù)新工藝給我國聚氨酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來競爭的新機遇［J］．建筑節(jié)能，2009，37(1)．

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

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