水性膨脹型防火涂料的現(xiàn)狀和應(yīng)用

王晨光　王晉芳　徐超　岑世杰　徐境一　艾金毅

摘要：防火涂料是防止產(chǎn)生火災(zāi)、延緩火勢(shì)蔓延的功能性涂料。對(duì)于膨脹型防火涂料而言，其外表面具有美觀性，在實(shí)際應(yīng)用期間比較省料并且容易施工，因而被充分應(yīng)用在火車站、機(jī)場(chǎng)航站樓、高層建筑等對(duì)美觀性要求較高的建筑中。近年來，人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐步增強(qiáng)，各大建筑工程施工期間，應(yīng)貫徹和落實(shí)綠色環(huán)保理念，充分應(yīng)用水性膨脹型防火涂料，其不僅具有較強(qiáng)的防火性能，同時(shí)也在環(huán)境保護(hù)方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)水性膨脹型防火涂料進(jìn)行正確應(yīng)用，使其發(fā)揮功能作用，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，也能進(jìn)一步提升施工安全性。

關(guān)鍵詞：防火涂料;水性膨脹類型;防火性能;綠色環(huán)保;美觀性

中圖分類號(hào)：[TU56+1.66]? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2021）04-0028-02

在我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平全面提升的背景下，水性膨脹型防火涂料在涂層厚度、涂覆量、粘結(jié)強(qiáng)度等各個(gè)方面具有較大使用優(yōu)勢(shì)，其不僅取代了傳統(tǒng)溶劑型防火涂料，也成為了現(xiàn)階段使用范圍較廣、涂覆面積較大的一種優(yōu)質(zhì)型防火涂料，其是施工期間落實(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的必然選擇。水性膨脹型防火涂料自身對(duì)環(huán)境的污染程度比較低，實(shí)際會(huì)產(chǎn)生的有機(jī)揮發(fā)物也比較少，已經(jīng)逐步成為了現(xiàn)代化社會(huì)中防火涂料最新發(fā)展的一種主流趨勢(shì)。本文從水性膨脹型防火涂料自身的防火機(jī)理入手，結(jié)合水性膨脹型防火涂料的性能內(nèi)容展開闡述，針對(duì)如何對(duì)水性膨脹型防火涂料進(jìn)行正確應(yīng)用進(jìn)行全面探討。

一、水性膨脹型防火涂料自身的防火機(jī)理

對(duì)于水性膨脹型防火涂料而言，其分散介質(zhì)主要就是以水為主，同時(shí)還要將其具體的涂層厚度保持在3mm之內(nèi)，水性膨脹型防火涂料是此種類型的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，在其成膜物中是以有機(jī)高分子樹脂為主。一般狀況下，乳液型會(huì)較多一些，如在將碳源、阻燃劑、發(fā)泡劑作為待填料加入其中之后，就能夠形成相應(yīng)的防火體系，這樣即便產(chǎn)生火災(zāi)問題，涂料也會(huì)在高溫作用下形成一層具有致密性、均勻性的海綿狀或是蜂窩狀的碳質(zhì)泡沫層，其對(duì)于提升鋼結(jié)構(gòu)自身的耐火極限具有重要幫助。

即便是在火焰高溫作用下，水性膨脹型涂料涂層也能逐步分解出能夠降低可燃?xì)怏w濃度和空氣中的含氧濃度的惰性氣體，這樣有助于減緩火焰燃燒速度，甚至也能使火焰出現(xiàn)自熄現(xiàn)象[1]。水性膨脹型防火涂料一旦遇到火，就會(huì)使涂層發(fā)生膨脹，產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象，同時(shí)也會(huì)形成隔熱覆蓋層，這樣發(fā)泡層就能夠?qū)⒀鯕馀c火進(jìn)行隔絕。如果是在1000℃左右的高溫狀況下，水性膨脹型防火涂料和鋼結(jié)構(gòu)的粘結(jié)性都比較強(qiáng)，隔熱性能也比較好;并且其自身的熱導(dǎo)率比較低，這樣就能有效延緩熱量傳遞，對(duì)于保護(hù)基材不被燒毀具有重要作用，火焰和高溫都不會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成直接影響，進(jìn)而就會(huì)使水性膨脹型防火涂料的防火性能和隔熱性能表現(xiàn)得更加突出。

二、水性膨脹型防火涂料的具體性能

不可否認(rèn)，將水性膨脹型防火涂料與傳統(tǒng)型防火涂料進(jìn)行比較，在防火性能、附著力、耐久性、美觀度、裝飾效果等各個(gè)方面都具有較大優(yōu)勢(shì)，甚至其舒適性、安全性、環(huán)保性都比較高，是綠色環(huán)保施工理念下比較突出的一種防火涂料。本文在對(duì)水性膨脹型防火涂料的具體應(yīng)用現(xiàn)狀和性能進(jìn)行分析期間，主要就是從其環(huán)保性、安全性、舒適性、施工特性方面進(jìn)行分析，具體表現(xiàn)為以下四方面內(nèi)容。

一是環(huán)保性。隨著社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的不斷變化，綠色和環(huán)保項(xiàng)目數(shù)量逐步增多，在實(shí)際對(duì)建筑材料進(jìn)行挑選和應(yīng)用期間，要充分考慮所選防火涂料的環(huán)保性，以此來為控制多種不同種類的有機(jī)溶劑揮發(fā)量提供保障。在實(shí)際對(duì)水性膨脹型防火涂料進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)如果鋼結(jié)構(gòu)表面積為1m2，并且具體的防火時(shí)間為1.5h，實(shí)際排放出的有機(jī)溶劑會(huì)減少超過530g。此種現(xiàn)象還并沒有將清洗工具以及各項(xiàng)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用的有機(jī)溶劑包括在內(nèi)。

二是安全性。實(shí)際上，水性膨脹型防火涂料并不屬于易燃材料的范疇，其主要就是將水作為分散介質(zhì)，不包含有機(jī)溶劑，這樣在應(yīng)用水性膨脹型防火涂料之后，就不會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)問題，甚至也不會(huì)產(chǎn)生油漆揮發(fā)出的溶劑引起火災(zāi)或是爆炸的現(xiàn)象;并且水性膨脹型防火涂料自身也不含有氯，即便后續(xù)發(fā)生火災(zāi)問題，也不會(huì)產(chǎn)生含氯氣體，這樣就能夠防止產(chǎn)生吸入式中毒現(xiàn)象。

三是舒適性[2]。對(duì)于水性膨脹型防火涂料而言，其不含有機(jī)溶劑，在將水作為分散介質(zhì)之后，實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)生氣味，這樣無論是將此種類型的防火涂料應(yīng)用在哪個(gè)階段，在其施工環(huán)境周圍都不會(huì)產(chǎn)生惡臭問題，進(jìn)而就不會(huì)對(duì)施工場(chǎng)地周圍人們的生活造成不舒適和困擾。

四是施工特性，通過對(duì)水性膨脹型防火涂料進(jìn)行應(yīng)用，具有施工方便的優(yōu)勢(shì)，如具有與溶劑防火型涂料相似的干燥速度，噴涂施工單道膜的實(shí)際厚度比較高，對(duì)于施工建設(shè)具有重要幫助。

除此之外，在實(shí)際應(yīng)用傳統(tǒng)型的溶劑型防火涂料期間，最重要的就是要將聚磷酸銨添加到防火涂料中，這樣在火災(zāi)中防火涂料受熱就會(huì)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。對(duì)于完成施工建設(shè)之后的防火涂料而言，聚磷酸銨會(huì)受到水分的侵蝕[3]。為了避免發(fā)生此種現(xiàn)象，就要使聚磷酸銨處于有機(jī)包覆的狀態(tài)，這樣才能夠使其長(zhǎng)期具備抗水性能。通過此種方式，能夠有效地突出水性膨脹型防火涂料面漆致密性和耐腐蝕性對(duì)其耐水侵蝕能力的決定性作用這一問題。在此種狀況下，水性膨脹型防火涂料也能夠與聚磷酸銨形成更好的面漆，在提升防火涂料抗水汽侵蝕性能的同時(shí)，也會(huì)增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)自身的抗腐蝕性能。

三、水性膨脹型防火涂料的具體應(yīng)用

（一）在呼吸幕墻上的應(yīng)用表現(xiàn)

對(duì)于建筑呼吸墻而言，一旦受到通風(fēng)換氣層空氣疏通、循環(huán)作用，建筑呼吸墻的內(nèi)層幕墻就會(huì)與室內(nèi)溫度保持一致性[4]。但是對(duì)于建筑呼吸幕墻內(nèi)的通風(fēng)換氣層而言，也會(huì)存在一定消防安全隱患。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，用于建筑呼吸幕墻施工，并且要具備良好防火與通風(fēng)性能的封堵系統(tǒng)已經(jīng)被研發(fā)出來并得到了應(yīng)用，甚至在美觀性和通風(fēng)性等各個(gè)方面不存在問題。在呼吸幕墻正常使用期間，呼吸幕墻內(nèi)的空氣就能夠自由地在防火網(wǎng)網(wǎng)孔之間進(jìn)行流通。一旦發(fā)生火災(zāi)，防火網(wǎng)上的防火涂層就會(huì)受熱產(chǎn)生膨脹，這樣在較短時(shí)間內(nèi)就能夠形成一層堵住防火網(wǎng)的隔熱耐火性的防火材料。因此，在呼吸幕墻施工中對(duì)水性膨脹型防火涂料進(jìn)行應(yīng)用，就能夠防止幕墻呼吸腔中的熱量與煙氣自由流通，進(jìn)而就會(huì)充分發(fā)揮阻止火勢(shì)蔓延以及抑制火勢(shì)的功能作用。對(duì)于此種呼吸幕墻防火封堵系統(tǒng)而言，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的防火網(wǎng)功能作用不容忽視，而對(duì)于水性膨脹型防火涂料而言，其正是實(shí)際制造防火網(wǎng)過程中不可缺少的一種膨脹型材料。

（二）在木質(zhì)防火門上的應(yīng)用表現(xiàn)

在水性膨脹型防火涂料中加入5%的碳粉，以此將防火涂料調(diào)制成銀灰色，之后就要將其均勻地涂抹在木質(zhì)防火門受毀的面積上[5]。如500g/m2的防火涂料涂抹量的干燥時(shí)間要保持在3h左右，同時(shí)還要將涂料干膜的平均厚度保持在0.25mm。通過將防火門安置在國(guó)家建材防火檢驗(yàn)中心的豎式爐內(nèi)，以此種方式為主對(duì)防火門自身的耐火性能進(jìn)行檢驗(yàn)，不難發(fā)現(xiàn)此種類型的木質(zhì)門具有2h10min的耐火極限，甚至還會(huì)在其表面形成一層比較輕質(zhì)的擋火層。之后，用具有相似性的方式制備，但是不對(duì)木質(zhì)門受毀的面積涂抹水性膨脹型防火涂料， 并且按照相同的檢測(cè)依據(jù)對(duì)其耐火性進(jìn)行檢測(cè)，不難發(fā)現(xiàn)其耐火極限只有1h30nin。

（三）在厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料上的應(yīng)用表現(xiàn)

在厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料上均勻地涂抹水性膨脹型防火涂料，并要將其具體的涂抹量控制在200g/m2，且干燥的時(shí)間保持為24h;對(duì)于涂料干膜的平均厚度而言要保持在0.21mm，而涂料涂層的實(shí)際厚度則要保持在27mm[6]。通過開展厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)其耐火性能進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)通過將水性膨脹型防火涂料涂抹在厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料表面的方式，能夠有效提升鋼結(jié)構(gòu)材料自身的耐火極限。而能夠產(chǎn)生此種效果，主要就是因?yàn)樵诟邷刈饔孟?，水性膨脹型防火涂料就?huì)產(chǎn)生發(fā)泡膨脹的現(xiàn)象，進(jìn)而就會(huì)形成一種具有輕質(zhì)性的擋火層，其充分發(fā)揮功能作用，能夠適當(dāng)延緩厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料表面實(shí)際承受的熱沖擊，這樣在實(shí)際對(duì)熱量進(jìn)行傳遞的過程中，就能夠發(fā)揮抑制作用，甚至還能夠延緩鋼結(jié)構(gòu)彎曲變形問題發(fā)生的時(shí)間。

（四）在防火保險(xiǎn)柜上的應(yīng)用表現(xiàn)

同樣是在防火保險(xiǎn)柜上表面均勻地對(duì)水性膨脹型防火涂料進(jìn)行涂抹，其具體的涂抹量要控制在400g/m2，將干燥時(shí)間控制為3h，在最后在其表面會(huì)形成一層有0.20mm平均厚度的干膜。同樣是開展耐火性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用和沒有應(yīng)用水性膨脹型防火涂料的效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在防火保險(xiǎn)柜上涂抹上此種防火涂料，在對(duì)其進(jìn)行1h的試驗(yàn)之后，防火保險(xiǎn)柜內(nèi)部的溫度也只有4℃，即可說明水性膨脹型防火涂料在防火保險(xiǎn)柜上的應(yīng)用，具有不可替代的作用。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著我國(guó)整體發(fā)展水平的逐步提升，我國(guó)涂料工業(yè)發(fā)展方向在逐步向綠色環(huán)保型、高性能低污染的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變。水性膨脹型防火涂料能夠滿足各項(xiàng)使用要求，在降低污染的同時(shí)能夠保證施工安全，在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)溶劑型防火涂料的各項(xiàng)缺陷，對(duì)于落實(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，落實(shí)綠色施工，落實(shí)安全質(zhì)量保障工作具有重要意義。水性膨脹型防火涂料憑借自身的使用優(yōu)勢(shì)，被大范圍應(yīng)用，為各類工程落實(shí)綠色環(huán)保施工工作提供了材料支持。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

王晨光（2000-），男，漢族，浙江舟山人，中國(guó)消防救援學(xué)院干部培訓(xùn)大隊(duì)學(xué)員五隊(duì)消防工程系本科大二學(xué)員，承擔(dān)中國(guó)消防救援學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃。

王晉芳（1989-），女，漢族，山西晉城人，畢業(yè)于中國(guó)人民大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)?，F(xiàn)任中國(guó)消防救援學(xué)院基礎(chǔ)部共同科目教研室講師。