膨胀型钢结构防火涂料配方与应用技术的探讨

　　膨胀型钢结构防火涂料配方与应用技术的探讨中国建筑科学研究院建筑防火研完所朱春玲北京利华消防工程公司黄琦摘要削结构作为种新兴的建筑形式在我国逐渐发展起来，对其进行防火保护就显然十分重要。

　　现在，*常用的保护方法是在其面涂覆钢结构防火涂料。这种方法简单有效但还存在着些问本文对目前备受青睐的膨胀型钢结构防火涂料中各组分的作用进行了简单的论述，并指出其在工程中的选用和施也至关重要。*后提出如下建议1.各方密切配合，特别是消防监督部门应加大监督力度，以做好消防安全工作；2.不断开发新技术，努力提高产品质量；3.为使涂料生产连续有效，产品质量稳定，应加强对原材料近年来，随着我国建筑业的迅速发展，以钢材为主要承重构件的工业及民用建筑逐渐增多，对钢结构的防火保护就成为个十分迫切而重要的问。

　　这是因为钢材虽然是不燃烧体，它的耐火性能却很盖裸钢的耐火极限仅有1530分钟，遭遇火灾时机械性能迅速下降，丧失支撑能力而引起结构的垮塌。

　　根据我国有关防火规范的规定，建筑中的钢构件必须进行防火保护，且视其承重及使用情况不同耐火极限要求从05小时到3.0小时不等。

　　目前，保护钢结构*常用的方法是在其面涂覆钢结构防火涂料，发生火灾时它作为耐火隔热保护层，有效地提高钢结构的耐火极限，满足现行国家规范的要，涂覆钢结构防火涂料作为防火保护的种手段，不但具有很高的防火效率，而且使用十分方便，施工不受钢结构几何形状限制且般不需加辅助设施，有广泛的适用14，按照防火机理，可将其分为隔热型钢结构防火涂料和膨胀型钢结构防火涂料两大类我国膨胀型钢结构防火涂料起步较晚，虽然己有了较大发展旦在应用和生产中仍存在着些问本文将对这些问作初步探讨，膨胀型钢结构防火涂料配方研究膨胀型钢结构防火涂料的主要作用机理是涂层受热后迅速发泡膨胀膨胀倍数常达几十倍以上，从而形成蜂窝状隔氧绝热的炭化泡沫层，该泡沫层的热导率很低，能明显降低对钢基材的热传导，以有效地保护钢结构，提高其耐火极限般来讲，膨胀型钢结构防火涂料是以天然或合成的高分子聚合物即树脂为基料，辅以发泡剂助发泡剂碳源等组分构成膨胀体系，再与各种颜填料及补强成分和助剂制成混合体。在常温下形成普通的涂层，火灾发生时膨胀炭化起防火保护作用。

　　基料酚基氨基醇酸环氧。丙烯酸酷等树脂；气源聚氰胺双氰胺氯化石蜡等；碳源季戊醇双季戊醇等；无机填料滑石粉钛白粉等；增强材料玻璃微珠。硅酸铝纤维等；助剂消泡剂分散剂成膜助剂等；基料。膨胀型钢结构防火涂料以树脂作为基料，它是组成涂料的基础，方面起粘结作用，把涂料中的各组分粘合在起，干燥后形成坚固的涂层，对涂料的理化性能起决定性作用。此外，基料与防火体系应结合良好，以保证涂层在正常条件下具有各种使用性能，在火焰或高温作用下又现出优异的膨胀效果另方面，涂层受火时，基料分解炭化形成碳的骨架，其炭化物强度比小分子物质高得多。因此，它对受火后的炭化膨胀高度及膨胀层强度均有较大影响。有些树脂利于涂料的炭化膨胀，但其炭化层强度往往较差；有些树脂使得膨胀高度很低甚至不膨胀，但炭化层强度很高；另些树脂性能介于两者之间。因此在综合考虑耐火性能和理化性能时常用多种树脂拼合成基料。

　　酸溉目前的膨胀型钢结构防火涂料普遍使用胙酸溉它在4受高温作出时能促进和改变其热分解过程，使涂层内含羟基的物质脱水，并在成炭剂发泡剂作用下发生膨胀和炭化，形成导热性很小的炭化层，以阻挡外部火源的作用，达到保护钢结构的目的，因此对膨胀炭化层的形成起着关键性的作用。由于其性能受聚合度。粒径及粒径分布等因素的影响很大，往往成为制约涂料性能的重要方面。国内许多生产厂家不具生产规模。工艺落后，更使它成为涂料性能不稳定的主要因，气源聚氰胺，316是国内涂料厂广泛使用的涂料发泡剂。它能在较低的温度下分解释放出不燃性气体使涂层膨胀，与基料及其它组分作用形成膨胀层骨架其用量直接影响炭化层的膨胀高度，且在定范围内，用量大小与膨胀高度成正比氯化石蜡也可作为防火涂料的发泡剂与聚氰胺不同的是，它还可作为成炭剂和阻燃剂，可抑制涂料组分中可燃物的燃烧，增加涂层的阻燃能力，并在其它组分的协同下，实现涂层的难燃化碳源国内涂料厂广泛使用季戊醇0胙成炭剂，它是形成膨胀炭化邑的物质基础，与基料起构成炭化层的骨架结构。在钢结构防火涂料配方中的用量往往较饰面型防火涂料中尤在通常的配方中，用量大时，炭化层较为致密但会抑制膨胀高度；用量小时，往往不利于炭化层的完整性和隔热性其用量应比聚磷酸铵么无机填料。碳酸钙。滑石粉钛白粉等无机填料在钢结构防火涂料的配方中，起很重要的作用。它们的用量直接影响涂层的发泡效果和膨胀高度，而且更重要的是改善涂料的物理性能和耐化学介质性，般来说用量越大，膨胀高度越小，但膨胀炭化层结构越致密，强度越高。钛白粉等惰性抗辐射填料还有利于提高耐火极限强材料，为了提高涂层和膨胀炭化层的强度及改进涂料的耐火性能，避免发泡剂气化时造成涂层维。玻璃纤维等，且它们在熔点高于涂层熔融炭化温度膨胀，但膨胀炭化层的强度相应提高。同时它们还具有提高涂料施工厚度和防流挂现象发生的作用。

　　助剂。助剂在钢结构防火涂料中作为辅助成分，用量很少但作用很欠它们可显著改善涂料的柔钿性弹性附着力稳定性和施工性等多方面的性能，这对涂料是十分重要的，其用量可根据使用范围而酌情添加酸源，睨水剂戋滴炭1化成炭气源4不燃性气体多孔学反应在反应过程中聚磷酸重复生成它在反应中脱出大量的水，从而改变有机物热分解反应的化学历程，使含羟基的有机物发生脱水反应生成不饱和的主链，并进而形成炭化层。*终，利用各组分间的协同关系形成溶剂和稀释剂涂料使用溶剂和稀释剂，在生产时有利于各组分的分散，施工时降低成膜物的粘度，使之便于施工，得到均匀而连续的涂层，并可降低涂料的成本应当指出的是，涂层中的许多物质，都不仅起种作用，而是起两重甚至重作用。

　　常的膨胀型钢结构防火涂料中，酸源与碳源气源起构成涂料的膨胀体系，其它组分则分别起作用，整个发泡过程在大多数配方中，基料为20 40，膨胀阻燃剂。绝热，强材料3，60，颜料和化学助剂25，溶剂和稀释剂占1030以常的聚磷酸铵聚氰胺季戊醇膨胀体系为例，它受热时会发生如下化完整致密坚硬的膨胀泡沫层在实际应用中，为了得到高效的膨胀炭化层，涂层中树脂的熔融温度发泡剂的分解温度及涂层膨胀炭化的温度必须匹配涂层受热时，树脂首先软化熔融，引起整个涂层的软化塑化，这时发泡剂达到分解温度，释放出不燃性气体，使涂层膨胀形成泡沫层，酸源分解出酸性物质，使涂层中含羟基的分子脱水碳化，当泡沫达到*大体积时，生成的多孔炭层定形。涂层的发泡效率取决于组分间反应速度的协调配合，可配方中的组分及用量都十分考充若原材料的质量不稳定，必将导致即使是在同配方及工艺条件下生产的涂料，其性能上也会产生较大的差异，膨胀型钢结构防火涂料的选用与施工钢结构防火涂料在工程中的实际应用涉及多方面加以重视。

　　鉴于钢构件在建筑中的使用部位不同，承载形式及强度不同，因而对其耐火性能的要求也不样。此外，根据建筑物的特点及火灾发生的危险与危害的差异，对构件的耐火极限要求也从53.0小时不等。

　　因此，科学合理地选择防火涂料来保护钢构件对保障建筑物的防火安全至关重要。应以确保产品质量和施工质量为前提，不宜过分强调降低造价，否则将难以保证涂料的产品质量和涂层厚度，*终影响对钢结构的防火保护。般须遵循如下原则①要求选用的钢结构防火涂料必须有***检测中心出具的合格的检测报告，且有当地消防监督机构颁发的生产及销售许可证，其质量应符合有关国家标准的规定。不要把饰面型防火涂料用于钢结构上，因为它难以达到提高钢结构耐火极限的目的。

　　③不宜过分宣传和选用超薄型钢结构防火涂料目前，有人提出了超薄型钢结构防火涂料的说法，使我国的防火保护工程出现了片面追求涂层越来越薄的现象这对给建筑物提供切实可靠的安全保障极为不利。

　　从防火机理上讲，它也是利用涂层的膨胀发泡来起防火作用，只不过对原材料的质量控制配方的合理化要求更加苛刻，加工难度也相应提高。由于它主要还是靠有机成分的物理化学反应而起作用，任何影响涂料炭化膨胀性质的因素都将影响其*终的防火性肯其中有些成分对湿度敏感，如长期暴露在空气中特别是潮湿环境下，必然会出现析出分解。降解的现象，导致涂层开裂。脱落等老化失效问，*终失去膨胀能力并进而丧失防火性能而且涂层在高温下产生的炭化层强度终宄是有限的，在火的直接作用下必然会产生开裂直至脱落，炭化层逐渐飞掉，很难保证在涂装较长时间后还能给构件提供2.0小时甚至3.0小时的防火保护，钢结构防火涂料作为种重要的防火手段，其涂层性能的优劣如防火性能和使用效果，不仅与涂料产品的质量有关，还与涂装施工的技术和操作密切相关。只有好的涂料产品而无相应的施工技术配套，*终也会使钢结构防火保护涂层出现发花粉化开裂和脱落等质量问因此，应严格按照施工技术操作，确保涂层的性能厂面介绍下膨胀型钢结构防火涂料涂装技术的些经验，以供参考，人员。钢结构的防火涂装，应由经过培训合格的专业施工人员进行，以确保工程质量。

　　条件。通常情况下，涂装施工应在钢结构安装完毕并验收合格后进行。如若在钢构件涂装后再进行吊装，则安装完以后应对损坏的涂层及钢构件的接点处进行补涂。

　　前处理。防火涂料施工前，钢构件面应做除锈防锈处理对大多数钢结构而言，须涂防锈底漆，并保证它与选用的防火涂料不发生化学反应此外，还需将钢结构面的尘土油污杂物等清除干净，涂装施工钢结构防火涂料施工如系对室内钢结构进行保护，需在室内装修之前进行应保证不被后续的工程所损坏，并注意对现场其它设施的遮挡保护。

　　对大多数涂料来讲，施工过程中和涂层干燥固化之前，环境温度宜保持在54，相对湿度不宜大于90，现场的通风状况良好。当风速较大阴雨天和构件面有结露时，不宜作业刚施工后的涂层，应防雨淋暴晒。污染和机械破坏，如有损坏需进行补涂。并且为确保耐火极限，任何种涂料都需要有足够的涂层厚度，过分追求涂层薄用量少是不可取的。对承重钢构件的各个受火部位均应进行涂装，且各个面的保护层应有相同的厚度；为保证防火性能，应严格按照涂装工艺进行，切忌为抢工期而给建筑留下安全隐患。

　　成品维护。竣工后，还应加强对涂层的维护管理，消除薄弱环节，对缺陷部位酌情进行修补或涂覆，以确保涂层的有效性，而不能劳永逸，认为只要使用了钢结构防火涂料就能保证建筑的结构稳定。

　　目前膨胀型钢结构防火涂料己被成功地应用于各！工业及101物中撕构的防火况护。它在我；1正向超薄型低污染。高性能装饰性好等多功能方向可膨胀石墨在阻燃材料中的应用与发展公安部消防科学研究所张泽江摘要本文综述了可膨胀石墨的组成。性质及其在阻燃材料中的应用，并把它和传统膨胀阻燃体系进行了比较，关键词可膨胀石墨；阻燃材料；应用前言，膨胀体系作为膨胀阻燃剂己广泛使用了近60年。这类阻燃剂在阻燃材料中依靠有机组分的热分解以及形成的炭质层起到隔热。阻燃作用。但是，当阻燃材料用于潮湿环境海洋气候露天环境等场所进行防火保护时，有机复合膨胀组分因其耐候性。盐析性水溶解性等使其应用受到定限制。为满足各种苛刻环境条件下的使用，必须有比该膨胀体系性能优越优越的膨胀阻燃添加剂可膨胀石墨性能2.1可膨胀石墨组成可膨胀石墨由天然晶状石墨薄片制得，自然界中晶状石墨的沉积物分布甚广数量众多。但常由变质岩所包履，或者集中在淤泥和粘土中。将矿石经碾碎，浮选可获得石墨，由此制得的石墨薄片通常含碳9版9拟。

　　石墨是由层层的碳原子组成的，层与层之间存在较弱的范德华力。石墨层与层之间可嵌入化学物质而具有可膨胀如常采用硫酸处理石墨，干燥后石1便成膨胀状，这是由于硫酸分子嵌入石墨层所2.2可膨胀石墨特性可膨胀性石墨薄片的膨胀特性不同于其他膨胀剂，在受到200，以上高温时，由于吸留在层间点阵中化合物分解，可膨胀石墨便开始膨胀，并在，0时达到*大休积。，休积可以达到台时的28膨账后的石墨由原髹片状变成密度很低的蠕虫状，形成了个非常好的绝热息膨胀后的石墨薄片是膨胀体系中的碳源；又是绝热层，能有效隔热。其自身在火灾中膨胀石墨特性0极强的耐压性柔韧性可塑性和自润滑性，极经的抗低高温。抗腐蚀抗辐射特性，极强的抗老化。抗扭曲特1⑥可以抵制各种金属的熔化及渗透，无毒不含任何致癌物，对环境没有危害，2.3可膨胀石墨膨胀过程可膨胀石墨受热膨胀的初始温度般为22和左右，般在22，1开始轻微膨胀，至230280，迅速膨胀，充斥整个空间。其膨胀体积般可达100倍左右，多时可达280倍，石墨在某些浓酸中能被强氧化剂可用电化学阳极氧化法氧化而形成石墨盐，例如以浓硫酸脱水而成的乙酸酐为反应介质，用高锰酸钾为氧化剂，可将石墨氧化成为石墨硫酸盐，发展。

　　尽管其开发应用已取得了长足的发展，但还存在着产品选用不，对不同耐火极限要求的钢结构在防火涂料应用上未加区分；缺乏必要的质检手段和统施工工艺存在着严重的不足等系列问为了使涂料的生产连续有效产品的质量稳定，给钢结构提供切实有效的防火保护，我们建议1.为确保钢结构的耐火性能，有关各方须加强联系。密切配合。相互支持，以便共同做好消防安全工作。

　　特别是消防监督部门应加大监督力度，明确喷涂部位是全部做防火保护还是只进行部分防火保护并落到实处，以避免不必要的浪费或留下火灾隐患。

　　钢结构防火涂料的研宄者和制造者应不断吸收先进的技术经验，尽可能优化涂料的配方，选择更适合质量，以满足用户对使用性能的要，目前国内原材料市场比较混乱，涂料厂家在选购时应尽量选用产量大产品质量相对稳定生产时间较长的大厂作为自己的原材料供应商，不能只便宜而购入些性能不稳定的原料，对于那些性能不易保证的原料，在原材料入库前应注意作好产品的来样检测工作，考察其可能影响涂料性能的指标，以用于指导生产。并且，某些对涂料性能有较大影响的原材料，在资金允许的情况下适当，加购买批量，以确保涂料生产在较长时间内能维持在比较稳定的状态，

(完)