防火涂料的研究與進展

俞巍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.056

摘 要：本文依據不同的分類條件對防火涂料進行了分類；研究了防火涂料的防火原理，并對防火原理進行了歸類；本文研究了常用的3種防火涂料：鋼結構防火涂料、電纜防火涂料、隧道防火涂料的特點以及將來的發展趨勢。研究發現防火涂料是通過隔離、冷卻、化學抑制等實現防火的，其中隔離是最主要的防火方式；鋼結構防火涂料中厚涂型的耐火極限最高，但較為涂層較厚、裝飾性較差，薄涂型、超薄型的裝飾性較好，但耐火極限較低；電纜防火涂料大多采用膨脹型防火涂料，但其柔韌性、固化后撓曲性存在一定缺陷；隧道防火涂料雖然發展時間較短，但其防火效果較好；防火涂料未來的發展趨勢有：解決防火涂料當前存在的問題；利用高新技術、工藝，制造出綠色、環保、高效、無毒的防火涂料。

關鍵詞：防火涂料 防火原理 鋼結構防火涂料 電纜防火涂料 隧道防火涂料

中圖分類號：TG172 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0056-02

在材料、構建、建筑等的防火設計中，部分材質本身的防火性能不佳，甚至沒有防火能力。但在某些方面，它們具有其它材料無可替代的優勢，如鋼結構。鋼結構具有重量輕、強度高、塑性強、韌性高、力學性能好、便于制造、施工等特點。在高大空間建筑中，鋼結構是必不可少的。但鋼構件的防火性能較差，一旦受到火或高溫煙氣影響，其強度、彈性模量等力學性會急劇變化，最終可能導致建筑失穩倒塌[1]。因此，我們需要對鋼結構這類材料采取必要的防火保護措施，防火涂料是常用的一種選擇。

1 防火涂料的分類

防火涂料的種類很多，根據分類條件的不同，其分類也不同。按用途分為鋼結構防火涂料、木結構防火涂料、飾面型防火涂料、電纜防火涂料、預應力混凝土樓板防火涂料、隧道防火涂料等；按分散介質分為溶劑型防火涂料、水基型防火涂料；按防火機理分為膨脹型防火涂料、非膨脹型防火涂料；按厚度分為厚涂型防火涂料、薄涂型防火涂料、超薄型防火涂料；按基料分為有機防火涂料、無機防火涂料、有機-無機復合型防火涂料；按裝飾效果分為透明型防火涂料、非透明型防火涂料。

2 防火涂料的防火原理

防火涂料也是依據滅火基本原理（冷卻、窒息、隔離、化學抑制）實現防火效果的，某一種防火涂料的防火原理一般為以下所述防火原理的一種或者幾種的組合。

冷卻：防火涂料的膨脹發泡、產生氣體等反應為吸熱反應，可以用于降低被保護基材周圍的溫度，從而起到防火作用。

隔離：防火涂料為難燃性或不燃性物質，可以防止被保護基材直接接觸空氣、火源，從而起到防火作用。

化學抑制：含氮防火涂料受熱后可以分解出NO、NH3等基團，與燃燒反應中的有機游離基化合，中斷連鎖反應，阻止被保護基材燃燒，從而起到防火作用[2]。

3 常用防火涂料發展趨勢研究

3.1 鋼結構防火涂料發展趨勢

每個類型的鋼結構防火涂料都存在著一定的局限性和缺點。目前，人們越來越重視生態問題以及人們的健康和生命安全，筆者認為鋼結構防火涂料的發展方向主要有以下幾點。

（1）增強防火涂料的耐火極限。目前耐火極限較高的為厚涂型防火涂料，薄涂型和超薄型的防火極限都較小為2h，耐火性能需要進一步提高。

（2）薄涂型和超薄型在遇火時，會釋放出危害人們身體健康的有毒氣體[3]；研究、開發出新型高效、環保、低毒甚至無毒的薄涂型和超薄型防火涂料是將來所需。

（3）打破傳統的配方體系，利用高新技術，研究開發出性能更加優異的鋼結構防火涂料新品種。

（4）提升防火涂料的耐候性，阻止防火涂料的剝落、老化。

（5）在追求防火效果的同時，繼續提升防火涂料的裝飾效果，使防火涂料與裝飾材料相統一。

3.2 電纜防火涂料發展趨勢

電纜是電力事業的基本材料，電纜火災發展迅猛，蔓延速度極快，30～60s內便能蔓延到100m以外，而且會產生大量的毒、害氣體和濃煙，撲救十分困難。電纜防火涂料便是一種防止電纜起火的有效措施，筆者認為電纜防火涂料發展趨勢主要有以下幾點。

（1）雖然膨脹型防火涂料的韌性較好，但是還是存在一定的不足，涂料固化后撓曲性會降低，容易開裂、剝落，應研究開發出對電纜外皮有良好附著力、柔韌性好、耐彎曲的防火涂料。

（2）電纜防火涂料的耐火極限一般較短，應加強阻燃劑、防火涂料隔熱性的研究，開發出耐火極限高的防火涂料。

（3）目前的電纜防火涂料包含一些有毒物質或遇火會產生毒、害氣體，應加強研究用無危害物質代替有毒物質，開發出更加環保、健康的防火涂料。

3.3 隧道防火涂料發展趨勢

隧道防火涂料和電纜防火涂料一樣也是在飾面型防火涂料基礎上結合自身要求發展起來的一種防火涂料。由于隧道一般采用鋼筋混凝土結構而且空間相對較小，且存在一定的封閉性。隧道火災會使隧道溫度會急劇升高，煙氣蔓延速度極快。如果沒有采取一定的防火措施，鋼筋混凝土容易受到破壞造成隧道坍塌事故。筆者認為隧道防火涂料發展趨勢主要有以下幾點。

（1）發展薄型、超薄型隧道防火涂料，以避免涂層較厚的缺陷。

（2）由于隧道的特殊的結構，蒸發的水汽容易使防火涂料上存有水，而現有的防火涂料耐水性較差，因此其耐水性應作為今后的一個研究要點。

（3）發展粘結強度大的防火涂料，避免噴灑在隧道上的防火涂料受到重力的作用出現剝落現象。

（4）發展環保型綠色隧道防火涂料使用，減少、杜絕毒性物質用于隧道防火涂料。

4 結論

通過本文對防火涂料的研究可以得出以下結論。

（1）防火涂料是通過隔離、冷卻、化學抑制實現被保護材質防火的，其中隔離是防火涂料最主要的防火方式。

（2）鋼結構防火涂料一般分為厚涂型、薄涂型、超薄型，厚涂型的耐火極限較高但涂層較厚、裝飾性較差；而薄涂型、超薄型的裝飾性較好，但耐火極限較低。

（3）電纜防火涂料大多采用膨脹型防火涂料，但其柔韌性、固化后撓曲性還存在一定的缺陷，且遇火會產生毒性煙氣。

（4）隧道防火涂料雖然發展時間較短，存在涂層較厚、粘結力低、耐水性較差等缺點，但其防火性能較好。

（5）目前各類防火涂料存在的問題比較明確，將來防火涂料的發展趨勢便是解決這些問題，利用高新技術、工藝，制造出綠色、環保、高效、無毒的防火涂料。

參考文獻

[1] 張國維，朱國慶，黃麗麗.大空間建筑火場鋼構件升溫實驗與理論模型[J].中國礦業大學學報，2013，42（3）：370-374.

[2] 趙宗治.我國防火涂料現狀與發展[J].消防技術與產品信息，2000（12）：13-17.

[3] 張勝初.鋼結構防火涂料的應用與發展方向[J].消防技術與產品信息，2014（8）：70-71.endprint