防火涂料的研究与进展

摘 要：本文依据不同的分类条件对防火涂料进行了分类；研究了防火涂料的防火原理，并对防火原理进行了归类；本文研究了常用的3种防火涂料：钢结构防火涂料、电缆防火涂料、隧道防火涂料的特点以及将来的发展趋势。研究发现防火涂料是通过隔离、冷却、化学抑制等实现防火的，其中隔离是最主要的防火方式；钢结构防火涂料中厚涂型的耐火极限最高，但较为涂层较厚、装饰性较差，薄涂型、超薄型的装饰性较好，但耐火极限较低；电缆防火涂料大多采用膨胀型防火涂料，但其柔韧性、固化后挠曲性存在一定缺陷；隧道防火涂料虽然发展时间较短，但其防火效果较好；防火涂料未来的发展趋势有：解决防火涂料当前存在的问题；利用高新技术、工艺，制造出绿色、环保、高效、无毒的防火涂料。

关键词：防火涂料 防火原理 钢结构防火涂料 电缆防火涂料 隧道防火涂料

中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（a）-0056-02

在材料、构建、建筑等的防火设计中，部分材质本身的防火性能不佳，甚至没有防火能力。但在某些方面，它们具有其它材料无可替代的优势，如钢结构。钢结构具有重量轻、强度高、塑性强、韧性高、力学性能好、便于制造、施工等特点。在高大空间建筑中，钢结构是必不可少的。但钢构件的防火性能较差，一旦受到火或高温烟气影响，其强度、弹性模量等力学性会急剧变化，最终可能导致建筑失稳倒塌[1]。因此，我们需要对钢结构这类材料采取必要的防火保护措施，防火涂料是常用的一种选择。

1 防火涂料的分类

防火涂料的种类很多，根据分类条件的不同，其分类也不同。按用途分为钢结构防火涂料、木结构防火涂料、饰面型防火涂料、电缆防火涂料、预应力混凝土楼板防火涂料、隧道防火涂料等；按分散介质分为溶剂型防火涂料、水基型防火涂料；按防火机理分为膨胀型防火涂料、非膨胀型防火涂料；按厚度分为厚涂型防火涂料、薄涂型防火涂料、超薄型防火涂料；按基料分为有机防火涂料、无机防火涂料、有机-无机复合型防火涂料；按装饰效果分为透明型防火涂料、非透明型防火涂料。

2 防火涂料的防火原理

防火涂料也是依据灭火基本原理（冷却、窒息、隔离、化学抑制）实现防火效果的，某一种防火涂料的防火原理一般为以下所述防火原理的一种或者几种的组合。

冷却：防火涂料的膨胀发泡、产生气体等反应为吸热反应，可以用于降低被保护基材周围的温度，从而起到防火作用。

隔离：防火涂料为难燃性或不燃性物质，可以防止被保护基材直接接触空气、火源，从而起到防火作用。

化学抑制：含氮防火涂料受热后可以分解出NO、NH3等基团，与燃烧反应中的有机游离基化合，中断连锁反应，阻止被保护基材燃烧，从而起到防火作用[2]。

3 常用防火涂料发展趋势研究

3.1 钢结构防火涂料发展趋势

每个类型的钢结构防火涂料都存在着一定的局限性和缺点。目前，人们越来越重视生态问题以及人们的健康和生命安全，笔者认为钢结构防火涂料的发展方向主要有以下几点。

（1）增强防火涂料的耐火极限。目前耐火极限较高的为厚涂型防火涂料，薄涂型和超薄型的防火极限都较小为2h，耐火性能需要进一步提高。

（2）薄涂型和超薄型在遇火时，会释放出危害人们身体健康的有毒气体[3]；研究、开发出新型高效、环保、低毒甚至无毒的薄涂型和超薄型防火涂料是将来所需。

（3）打破传统的配方体系，利用高新技术，研究开发出性能更加优异的钢结构防火涂料新品种。

（4）提升防火涂料的耐候性，阻止防火涂料的剥落、老化。

（5）在追求防火效果的同时，继续提升防火涂料的装饰效果，使防火涂料与装饰材料相统一。

3.2 电缆防火涂料发展趋势

电缆是电力事业的基本材料，电缆火灾发展迅猛，蔓延速度极快，30～60s内便能蔓延到100m以外，而且会产生大量的毒、害气体和浓烟，扑救十分困难。电缆防火涂料便是一种防止电缆起火的有效措施，笔者认为电缆防火涂料发展趋势主要有以下几点。

（1）虽然膨胀型防火涂料的韧性较好，但是还是存在一定的不足，涂料固化后挠曲性会降低，容易开裂、剥落，应研究开发出对电缆外皮有良好附着力、柔韧性好、耐弯曲的防火涂料。

（2）电缆防火涂料的耐火极限一般较短，应加强阻燃剂、防火涂料隔热性的研究，开发出耐火极限高的防火涂料。

（3）目前的电缆防火涂料包含一些有毒物质或遇火会产生毒、害气体，应加强研究用无危害物质代替有毒物质，开发出更加环保、健康的防火涂料。

3.3 隧道防火涂料发展趋势

隧道防火涂料和电缆防火涂料一样也是在饰面型防火涂料基础上结合自身要求发展起来的一种防火涂料。由于隧道一般采用钢筋混凝土结构而且空间相对较小，且存在一定的封闭性。隧道火灾会使隧道温度会急剧升高，烟气蔓延速度极快。如果没有采取一定的防火措施，钢筋混凝土容易受到破壞造成隧道坍塌事故。笔者认为隧道防火涂料发展趋势主要有以下几点。

（1）发展薄型、超薄型隧道防火涂料，以避免涂层较厚的缺陷。

（2）由于隧道的特殊的结构，蒸发的水汽容易使防火涂料上存有水，而现有的防火涂料耐水性较差，因此其耐水性应作为今后的一个研究要点。

（3）发展粘结强度大的防火涂料，避免喷洒在隧道上的防火涂料受到重力的作用出现剥落现象。

（4）发展环保型绿色隧道防火涂料使用，减少、杜绝毒性物质用于隧道防火涂料。

4 结论

通过本文对防火涂料的研究可以得出以下结论。

（1）防火涂料是通过隔离、冷却、化学抑制实现被保护材质防火的，其中隔离是防火涂料最主要的防火方式。

（2）钢结构防火涂料一般分为厚涂型、薄涂型、超薄型，厚涂型的耐火极限较高但涂层较厚、装饰性较差；而薄涂型、超薄型的装饰性较好，但耐火极限较低。

（3）电缆防火涂料大多采用膨胀型防火涂料，但其柔韧性、固化后挠曲性还存在一定的缺陷，且遇火会产生毒性烟气。

（4）隧道防火涂料虽然发展时间较短，存在涂层较厚、粘结力低、耐水性较差等缺点，但其防火性能较好。

（5）目前各类防火涂料存在的问题比较明确，将来防火涂料的发展趋势便是解决这些问题，利用高新技术、工艺，制造出绿色、环保、高效、无毒的防火涂料。

参考文献

[1] 张国维，朱国庆，黄丽丽.大空间建筑火场钢构件升温实验与理论模型[J].中国矿业大学学报，2013，42（3）：370-374.

[2] 赵宗治.我国防火涂料现状与发展[J].消防技术与产品信息，2000（12）：13-17.

[3] 张胜初.钢结构防火涂料的应用与发展方向[J].消防技术与产品信息，2014（8）：70-71.