摘 要
簡述鋼結構防火涂料分類的基礎上，探討了當前防火涂料存在的一些問題，如安全與環保問題、耐久性問題、標準滯后問題等，并簡單的討論了一些解決對策。
1、鋼結構防火涂料的分類
1.1 基料體系研究
我國現行GB 14907——94《鋼結構防火涂料通用技術條件》將鋼結構防火涂料按施涂厚度分為:厚型(H型)、薄型(B型)兩大類。20世紀90年代，出現了超薄型鋼結構防火涂料,并且已成為目前我國鋼結構防火涂料研究及生產的熱點。其中,薄型和超薄型涂料通常稱為膨脹型,遇火時涂層膨脹至原涂層的幾倍甚至幾十倍,形成熱導率很低的蜂窩狀炭質層,隔絕火焰對基材的侵襲,同時放出不燃性氣體,從而起到保護基材的作用。
厚型也稱為非膨脹型,遇火時涂層不膨脹,僅靠涂料中的絕熱材料阻止熱的傳遞,從而保護基材。薄型和超薄型涂料根據其分散介質的不同又分為水性和溶劑型兩類。水性的以高分子乳液為成膜基料、水為分散介質,生產和施工都較環保,但涂膜不如溶劑型涂料致密性好,因而耐水性較溶劑型涂料差;溶劑型涂料則以樹脂為成膜基料,成膜不受溫度限制,可低溫施工,但因其以有機溶劑為分散介質,生產、施工、運輸及儲存中有機溶劑存在易燃、對人體產生危害等不安全和不健康的隱患,同時對環境產生污染、施工器具不易清洗、價格較高。因而相比之下水性的才是防火涂料的主要發展方向。
2、問題探究與解決方法
2.1 安全與環保
薄型和超薄型防火涂料的膨脹阻燃體系大多為P- N體系,即其膨脹阻燃體系包括3大部分:酸源、碳源和氣源。酸源即各種磷酸鹽類,目前用得最多的為多聚磷酸銨(簡稱APP)、磷酸三聚氰胺等;碳源即各種含碳豐富的有機物如多元醇、氯化(或溴化)石蠟、淀粉等,目前用得最多的是季戊四醇或雙季戊四醇,并輔以少量氯化石蠟;氣源是遇火后能放出不燃性氣體,從而將碳源吹制成蜂窩狀碳質層的物質,通常是各種胺類,如尿素、雙氰胺等,目前用量最多的是三聚氰胺,其成膜基料為各種有機樹脂或乳液,如氯偏乳液等。
從以上常見組分可以看出,防火涂料遇火產生膨脹從而對基材起到保護作用的同時,其阻燃成份有可能釋放出諸如NH3、HCN、鹵化氫、NO、CO、Cl2、Br2等有毒氣體。如果這些氣體的濃度超過了人體的耐受極限,便會對未逃離火場的人員以及消防人員產生危害,這是應引起重視的問題。
鑒于以上分析，可參考如下預防與解決方案：
對現有以有機成分為主的防火涂料在不同的環境下遇火燃燒時所產生的氣體的種類、濃度進行檢測分析，并對其危害程度進行分類與分級。
對可能產生的有毒氣體對人體健康的危害進行研究,提出其限量和防護措施。
相關從事防火涂料研發的技術人員應積極尋找新的防火阻燃組分,使制成的防火涂料不但能對基材起到防火保護作用,而且燃燒后的產物符合人體健康的要求。
在現有體系中加入有效吸收有毒氣體的組分,使其既不影響涂料的防火性能,又能起到抑毒、抑煙或消毒、消煙的作用。
2.2 耐久性問題
目前,無論何種防火涂料,其檢測報告中給出的耐火極限均是出廠前的檢驗結果,而火災的發生是不可預料的,火災發生可能是在防火涂料涂覆后的1 a,也可能是在涂覆后的10 a或更長的時間。經過不同的年限后,防火涂料的防火性能是否依舊值得考慮。如果火災發生時,防火涂料已因老化或其它原因而失去其應有的防火性能,后果是不堪設想的。因此，有關防火涂料的耐久性是一個值得思考的問題。
一般認為防火涂料的耐久性包括兩方面的含義:一是涂層與基材的粘結力,即防火涂料是否容易隨時間的延長而出現剝落、粉化等現象;二是涂層的防火性能是否持久,即經過若干年后,其耐火極限是否明顯降低,這一點的危害較之前者更具有隱蔽性,更應引起重視。
由于室外環境條件較之室內更加惡劣和復雜,因此室外用鋼結構防火涂料、特別是薄型鋼結構防火涂料的耐久性問題尤為重要。雖然我國對某些室外用薄型鋼結構防火涂料也做過有關耐久性方面的考察,但大多是將涂覆鋼結構防火涂料的構件露天放置,經過2～3 a觀察其是否出現脫落、粉化、開裂等現象,而并未對其耐火極限重新考察。以有機組分為主的薄型和超薄型鋼結構防火涂料無論是用于室外還是室內,其有機組分都可能產生分解、降解、老化等問題,從而使涂層剝落粉化或失去防火性能。以無機組分為主的厚型鋼結構防火涂料的耐久性相對要好,但其使用壽命也應引起重視,尤其用于室外時,還要受到酸雨、碳化、振動撓曲等各種復雜的自然因素的考驗。
通過以上分析，可考慮下列幾點：
一是研究影響防火涂料耐久性的內在原因和外在因素;
二是研究有關快速評定鋼結構防火涂料耐久性的方法,以便能在短期內預測防火涂料的實際使用壽命,從而可根據使用環境的不同要求及其基材或主體結構的使用壽命來決定是否需更換或及時維修防火涂料;
三是制定有關防火涂料耐久性的評價標準和評價方法;
四是防火涂料廠商應在產品說明書中推薦給出該涂料在不同的使用環境下可使用的年限或更換周期,以便用戶選擇或使用后注意更換。
2.3 測試方法的問題
鋼結構防火涂料作為一類功能性涂料,其性能主要包括兩大方面:一是理化機械性能,它反映涂料抵抗水、冷熱變化、干濕變化、振動、荷載等各種環境因素的能力,以及其與基材的粘結牢固程度;二是其耐火性能,它表示涂料抵抗火災侵襲的能力,以耐火極限表示,即將規定的構件,涂以規定厚度的防火涂料,按時間—溫度標準曲線進行耐火試驗,以構件受火作用起至失去支持能力或完整性被破壞所用的時間,它是防火涂料的主要指標。
耐火試驗中,構件所加荷載和升溫曲線是試驗的兩個重要條件。相同的構件,施加同樣的荷載若采用不同的升溫曲線所測得的耐火極限是不同的。我國防火涂料產品的耐火極限試驗的升溫曲線是按ISO 834時間—溫度標準曲線進行升溫的,試驗中是以木質纖維為燃燒介質,通常稱為標準火;而在石化工程中是以油、氣等為燃燒介質,通常稱為烴類火。英、美、荷蘭等許多國家,已分別制定了不同的烴類火升溫曲線。
2.4 標準滯后問題
鋼結構防火涂料標準的制定與執行往往由于各種原因而滯后于產品的生產與使用,這就使得防火涂料的生產與銷售容易出現無據可依的局面,部分劣質產品魚目混珠,為鋼結構材料的安全使用帶來隱患。
