膨胀型钢结构防火涂料发展现状与展望.pdf

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1、膨胀型钢结构防火涂料的发展现状与展望秦秀兰，黄英，杜朝峰（西北工业大学应用化学系，陕西西安710072）［摘要］论述了钢结构防火涂料的分类和膨胀型钢结构防火涂料的组成、防火机理，重点介绍了热失重分析（TGA）、差热分析（（DTA）、锥形量热仪（CONE）等涂料的表征方法，阐述了膨胀型钢结构防火涂料的研究和应用现状，指出了今后膨胀型钢结构防火涂料将向涂层超薄、装饰性强、施工方便、防火性能高、环境污染低的方向发展。［关键词］钢结构；膨胀型防火涂料；防火机理；现状和发展［中图分类号］TQ630［文献标识码］A［文章编号］10

2、01-1560（2006）08-0047-040引言mm）、薄涂型（厚度3.0～7.0mm）和超薄型（2.0±0.2mm）。厚涂型基本上是非膨胀型的，薄钢结构是主要的建筑结构之一，特别是一些大涂型和超薄型基本上是膨胀型的。由于非膨胀型跨度建筑、桥梁、高层和超高层建筑采用钢结构是钢结构防火涂料一般涂层较厚、单位面积用量大、十分理想的。钢材虽自身不燃，但不耐火，极易导使用成本高、装饰性差、阻燃效果不及膨胀型防火热，在高温下会迅速受热失去强度而变形。一般来涂料，所以，目前国内外多采用膨胀型防火涂料对说，钢材的机械强度随温度的

3、升高而降低，当钢材钢结构进行防火保护。本文就膨胀型钢结构防火的温度升高到某一温度（临界温度）后就会失去支涂料的发展现状进行了综述。撑能力，常用建筑钢材的临界温度一般为540℃，而建筑火灾火场温度大多在800～1200℃。试验1膨胀型防火涂料的组成、防火隔热原理和火灾实例表明，在火灾发生10min内，火场温度即可高达700℃以上。在火灾中，几分钟内未保护和表征钢结构的温度即达到钢材临界温度，致使其承载能1.1组成、防火隔热原理力急剧下降，发生变形，进而失去承载能力，造成建薄涂型和超薄型钢结构防火涂料基本属于膨筑物部分或全

4、部垮塌毁坏。国内外钢结构火灾时胀型防火涂料，配方组成为基料树脂、膨胀阻燃体有发生，造成极大的损失。为此，国内外相关部门系（包括脱水成炭催化剂、炭化剂、发泡剂）以及根据钢结构建筑及其火灾特点，积极开展了防火保颜、填料等辅助材料。但是涂层中的基料树脂、脱护技术研究与应用，取得了众多成果。如在钢结构水成炭催化剂、炭化剂、发泡剂等组分往往不止起表面砌砖、喷敷混凝土沙浆、安装自动喷水系统、粘一种作用，有时甚至起双重甚至三重作用，如氯化［1］贴防火板材和采用防火涂料等。在实际工程石蜡既是发泡剂又是炭化剂，同时也是阻燃剂，多中，防火

5、涂料具有施工方便、装饰性好、成本低、后聚磷酸铵既是发泡剂也是阻燃剂。期维护工作量小等优点，得到广泛认可，被大量采脱水催化剂、炭化剂、发泡剂和基料等发生变用。化的温度应基本协调一致。通常，基料树脂的软化钢结构防火涂料有不同的分类方法。从所用熔融温度低于发泡剂的分解温度，成炭剂的分解温的溶剂可分为溶剂型和水溶型；从应用范围可分为度高于催化剂的分解温度，如果发泡剂的分解温度室外型和室内型；从防火机理可分为膨胀型和非膨比脱水催化剂高得多，则分解产生的气体会将已形胀型；从厚度可分为厚涂型（厚度8.0～50.0成的炭化层顶起吹掉，

6、不能形成良好的泡沫炭化层；如果发泡剂的分解温度比脱水催化剂低得多，［收稿日期］20060119分解产生的气体会在涂层成炭之前逸出，也不能起!"###膨胀型钢结构防火涂料的发展现状与展望到膨胀发泡作用。解。760～1000℃为最后阶段，4号涂层热失重约膨胀型钢结构防火涂料除具有非膨胀型涂料0.8!（其他3涂层约2.0!），燃烧后残余物质主的阻燃特点外，在高温或火焰作用下，涂层还剧烈要为剩余复合炭质层和其他无机物质。由此可见，发泡炭化形成一个比原有涂层厚几倍甚至几百倍纳米LDHs可促进炭化层的形成，提高涂料的阻燃的难燃性蜂

7、窝状或海绵状炭质层，其对防火作用的性能。［2～4］QuédéA等［5］用锥形量热仪（CONE）试验对有贡献可归纳为三方面：$1%断绝火焰对底材的直接加热，隔绝底材与空气的接触，并有效地阻机硅PA6和纳米PA6以及用等离子化学气相沉积止热量向底材传递；$2%涂层的软化、熔融、膨胀方法在其上沉积有机硅薄膜后的阻燃机理和阻燃等物理变化以及聚合物、填料、助剂的分解、蒸发和性能进行研究表明，PA6纳米复合材料的阻燃性能炭化等化学作用将会吸收大量的热量，有利于降低有很大提高，而热释放速率、发烟量等有所下降，这体系温度和火焰的传播速

8、度；$3%分解出的不燃主要是由于在燃烧过程中形成了碳化物/硅酸盐多性或难燃性气体能稀释氧气的浓度且高温释放出重层状结构，从而起到了良好的绝缘作用和质量传递作用，并减少了燃烧时挥发物的逸出。的卤化氢气体能捕获燃烧产生的自由基，使燃烧反应终止，起到灭火的作用。2研究与应用现状1.2表征目前，膨胀型钢结构防火涂料的研究多以P-对钢结构防