綜述水性防火涂料

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1、水性防火涂料的研究進(jìn)展【摘要】從防火涂料阻燃原理著手,介紹了水性防火涂料的發(fā)展概況,闡述了水性防火涂料的現(xiàn)狀，并分類進(jìn)行了詳細(xì)闡述,提出水性防火涂料存在問題的解決途徑,并對水性防火涂料的發(fā)展趨勢作了預(yù)測【引言】隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，火災(zāi)造成的損失也越來越大。據(jù)統(tǒng)計，因火災(zāi)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，在20世紀(jì)80年代年均為3.2億元，死亡18644人；90年代，共發(fā)生火災(zāi)約62.9萬起，死亡23715人，直接經(jīng)濟(jì)損失年均為10.6億元；進(jìn)入21世紀(jì)，僅前5年間的年均火災(zāi)損失就高達(dá)15.5億元。為了減少火災(zāi)造成的損

2、失，必須加強(qiáng)消防產(chǎn)品的建設(shè)。而防火涂料作為消防產(chǎn)品中的重要一員，在其中扮演了極其重要的角色。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，越來越關(guān)注水性防火涂料。水性防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性，阻滯火災(zāi)的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火極限的一種特種涂料。其阻燃原理如下：（1）本身具有難燃性或不燃性，涂層遇火受熱后，經(jīng)過熔融、膨脹等物理變化，以及聚合物等組分的分解和炭化等化學(xué)作用吸收大量熱量，抵消一部分作用于物體的熱，從而延緩底材的受熱升溫過程；（2）遇火受熱分解出不燃性的惰性氣體，沖淡保護(hù)基材受熱分解出的

3、易燃?xì)怏w和空氣中的氧氣，抑制燃燒；（3）遇熱釋放活性自由基，與有機(jī)自由基結(jié)合后能減緩或終止燃燒連鎖反應(yīng)；（4）遇熱膨脹，形成隔熱隔氧的膨脹碳層，封閉基材，從而阻止基材著火燃燒。1、水性防火涂料的組成　1.1基料水性防火涂料選用的基料是親水性的水溶性樹脂或水分散性的聚合物乳液。聚合物乳液是水性防火涂料的主要成膜物質(zhì)，要求乳液對底材具有良好的附著力、耐久性和耐水性。乳液對發(fā)泡劑、成炭劑、脫水成炭催化劑、顏填料等起黏結(jié)作用，當(dāng)涂膜干燥固化后，附著在基材表面形成堅韌、牢固、均勻的涂層。涂層的膨脹發(fā)泡、耐燃性、耐水性、耐化

4、學(xué)品性和黏結(jié)強(qiáng)度等都與乳液的性能和質(zhì)量有關(guān)。水性防火涂料的基料包括無機(jī)化合物和有機(jī)化合物。無機(jī)化合物包括水玻璃、硅酸鹽、硅溶膠等。水玻璃耐熱性好，價格便宜，來源廣泛，但耐堿性和耐水性較差。硅酸鹽包括硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰、硅酸鋁等。硅酸鋰價格較貴，用得較少；低硅比的硅酸鈉耐水性較差，必須使用固化劑，常用氟硅酸鈉、磷酸鹽、硼酸鹽等；硅溶膠具有納米尺寸，具有良好的耐水性，但彈性較差。有機(jī)化合物的聚合物乳液包括聚丙烯酸乳液、苯乙烯改性聚丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚偏氯乙烯乳液等。聚偏氯乙烯乳液的防火性能最好，是因?yàn)槠?/p>

5、氯乙烯樹脂中的氯原子有阻燃作用。但該樹脂在燃燒受熱時會放出刺激性氯氣，且我國該樹脂產(chǎn)量較少，因此在配方選擇中不宜選用該樹脂。純丙（甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物）乳液、乙丙（丙烯酸酯-醋酸乙烯酯共聚物）乳液和苯丙（丙烯酸酯-苯乙烯共聚物）乳液，無毒無臭，具有較高的耐寒性和保光性，附著力強(qiáng)，可常溫固化，均是很好的聚合物乳液，但其阻燃性、耐熱性較差，高溫易返黏、易黏塵，低溫時易變脆，透氣性較差。為改善這些性能，可以采用乳液拼用、合成改性樹脂（用丙烯酸單體與有機(jī)硅單體共聚制成硅丙樹脂）或增添阻燃劑等方法。1.2阻燃劑阻燃

6、劑是水性防火涂料能起到防火作用的關(guān)鍵組分。阻燃劑在受熱時能吸收大量熱，釋放出捕獲燃燒反應(yīng)的自由基，以及不燃性氣體，或形成隔熱隔氧且熱導(dǎo)率很低的膨脹炭層。水性防火涂料的阻燃劑是一個防火體系，由脫水劑（酸源）、成炭劑（碳源）和發(fā)泡劑（受熱分解出不燃性氣體）組成。脫水劑是一種促進(jìn)涂層產(chǎn)生不易燃燒的炭化層的物質(zhì)，在受熱分解時產(chǎn)生的磷酸易與涂層中含羥基的有機(jī)物作用而脫水炭化，該炭化層的形成起到阻止或延緩火災(zāi)發(fā)生的作用。常用的脫水劑有聚磷酸銨、硫酸銨、磷酸三聚氰胺、三氯乙基磷酸酯等。成炭劑的主要作用是促進(jìn)和改變熱分解進(jìn)程，使

7、含有羥基的化合物脫水炭化，形成三維的不易燃燒的泡沫炭化層，對防火層起骨架作用。成炭劑通常采用多元醇化合物，如季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、山梨醇；碳水化合物，如淀粉、葡萄糖等。發(fā)泡劑遇高溫受熱時能分解釋放出氨氣、二氧化碳、水、鹵化氫等氣體，鼓吹起炭化層，形成多孔的不燃炭質(zhì)泡沫。發(fā)泡劑常用三聚氰胺、雙氰胺、碳酸銨、聚磷酸銨、尿素等。磷酸銨、聚磷酸銨、磷酸脲、磷酸蜜胺等既是酸源，也是發(fā)泡劑。著火時，這三者相互作用，發(fā)泡組分能在較低的溫度下分解、膨脹，形成立體炭質(zhì)泡沫層。成炭劑為膨脹防火提供炭架，是形成泡沫炭質(zhì)層的

8、物質(zhì)基礎(chǔ)。在催化劑與發(fā)泡劑的作用下，與提供碳源的高碳化合物作用，使正常的燃燒反應(yīng)轉(zhuǎn)化為脫水反應(yīng)，脫水形成不燃的海綿狀炭質(zhì)泡沫層。1.3顏填料顏填料不僅使水性防火涂料具有裝飾性，更重要的是改善防火涂料的機(jī)械物理性能和化學(xué)性能，提高涂層的耐熱性并抵抗氣流沖擊。填料既能提高防火阻燃性能，又能降低生產(chǎn)成本。有些填料熔融體可以與無機(jī)基料形成覆蓋層，隔絕空氣，阻止燃燒的發(fā)生；有些填料