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膨胀型防火涂料的特性及发展现状

  膨胀型防火漆的防火机理在于当防火漆的饰面层暴露于火焰上时,涂膜中的发泡性成分即受热分解,形成隔热性的海绵状发泡层,从而阻止火焰的传播。涂料中的防火助剂主要是发泡成分,包括碳源、发泡剂和有机氮化合物等,它们可以配合使用。在非膨胀型防火漆的组成中必需含有阻燃(防火剂),如含磷、含卤素的有机物(如十溴联苯醚)、硼酸钠、三氧化锑等。硼酸钠尤其合用于用作乙酸乙烯系乳液的阻燃剂,其添加量按10%溶液计,以占聚合物的40%~60%为宜。三氧化二锑本身的阻燃能力并不算高,但当它处在燃烧初期可以天生三氯化锑的情况下,例如在氯化石蜡并用,就会施展出优胜的阻燃能力。为了获得优异的防火机能,除添加阻燃急外,基料的选择也很重要。因为卤素(一般为氯和溴)和磷等元素对改进防火性效果十分显着,所以最好选用有这些元素的基料。例如,以氯乙烯或偏二氯乙烯共聚物乳液或氯化橡胶乳液作为基料最为优胜。此外,要以选用磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯作为阻燃性增塑剂。
  
  20世纪中叶前,我国饰面防火漆大多为无机防火漆,且其防火效果和理化性能并不理想,使推广应用受到限制。直到20世纪70年代后期,我国才开始进行有机膨胀型饰面防火漆的研究工作。公安部四川消防研究所率先推出B60-2膨胀型丙烯酸乳胶防火漆,以丙烯酸和偏氯混合乳夜作为基料,含P-N-C-Cl的化合物作为膨胀阻燃剂。该涂料的防火性能达一级,理化机械性能也较理想。80年代又推出了A60-1改性氨基膨胀型饰面防火漆、PC60-1乳胶类饰面型防火漆,并在很多重要工程上成功应用。1985年以来,我国防火漆步入了蓬勃发展与系列化、标准化阶段,防火漆的品种类型、产量与应用范围、生产企业的数量与分布都有很大发展,并同步制定了产品标准与试验方法标准。1989年,天津消防科研所开发出FSF-1水性膨胀型防火漆,基料为改性氨基树脂/丙烯酸共聚物和聚醋酸乙烯乳液复合基料,选择聚磷酸铵和磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺组成阻燃防火体系,其防火和阻燃性好且无毒,可用于木板和钢材的防火与装饰;与此同时,上海消防科研所的室温快干A60-KG新型氨基膨胀型防火漆,不加酸催化便可在常温下交联固化成膜而达到室温下快速自干的目的。公安部四川消防科研所于1996年继续推出了B6022木结构乳胶膨胀防火漆、PC6021膨胀型乳胶防火漆等饰面型防火漆的系列化产品。21世纪初,公安部上海消防科研所研制出S60-97饰面型水溶性防火漆,该涂料防火性能为一级,耐水性可达72h,其他多项指标远远GB15442011-1995国标的技术要求,处于国内领先水平。之后,吕九琢、徐亚贤[3]等人研制出水性双组分膨胀型饰面防火漆,其性能达到饰面防火漆一级标准。该涂料无毒无味、不含有机溶剂,防火性能好,这种防火漆可以在-20~40℃范围内储存和使用,这点是一般水基涂料做不到的。针对国内丙烯酸类树脂防火漆专用料存在性能和苯类溶剂毒害等问题,郭铁军、沈大铭[4]等人研制开发了一种性能好、成本较低的非苯类溶剂的丙烯酸类树脂防火漆专用料,防火性能达到二级甚至一级。
  
  最近几年,可膨胀石墨(EG)作为一种良好的无卤物理膨胀阻燃剂以及膨胀体系的协同增效剂被广泛应用于防火漆中,张龙、李国新[5-6]等人研究发现EG的加入极大地提高了涂层的防火性能,但是由于石墨的颜色劣势,可膨胀石墨防火漆的应用受到了一定程度的限制。另外,一些新型膨胀材料正被业内人士重视和应用,如同济大学的王建国[7]将碳纳米管应用在防火漆中,提高了涂层的膨胀倍率,同时增加了炭化层的致密性。
  
  除此之外,新型成膜树脂如改性有机硅树脂[8-9]的应用,大幅度提高了防火涂层材料的热稳定性。近年来,我国饰面型防火漆得到了迅速发展。防火漆的种类更是层出不穷,市场上推出的X-60、FR-60、E60-1、TXC-SM、WBM-01、N-2都是比较有代表性的水溶性膨胀型饰面型防火漆,其产品各项性能完全达到GB12441-2005饰面防护涂料标准要求,它们对环境无污染而且防火及理化性能优越。另外,推出的CPL-AP90水性饰面型防火漆,KY-BF-101饰面型防火漆,炭化体积几乎为0,表现出非常优异的防火性能。随着我国房地产等建筑业的不断发展,对建筑装饰材料的使用也越来越多。我国饰面型防火漆的研究及推广应用正逐渐进入高潮,并初步形成高质量、多品种、系列化的产品结构。
  

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