防火涂料

 防火涂料的配方设计
       在设计防火涂料配方时，除要满足防火涂料特性及质量指标要求外，还应适应防火涂料不同施工方式的要求。不仅要考虑主要成膜物、阻燃添加剂和增强填料，还要重视辅助成膜物---溶剂、助剂的选择，在设计有色防火涂料配方时还要重视颜料的选择。
       一般防火涂料配方设计主要有下列几个内容：①各种基材类型的选择；②各种阻燃添加剂及增强填料类型的选择；③各种溶剂类型的选择；④各种助剂类型的选择；⑤各种颜料类型的选择；⑥各种原料配比的选择；⑦防火涂料实验研究配方的确定；⑧防火涂料的生产配方的确定。
        为了考察防火涂料在不同气候下的适应性，还应将试生产的防火涂料在不同气候条件地区的实际工程中应用，进行试用及观察，以取得良好的应用效果。
       在防火涂料配方设计的具体方法上，可以充分利用先进的检测仪器，借助正交设计等优选方法，达到提高配方设计的效率及可靠性的目的。
膨胀型防火涂料的配方设计
       膨胀型防火涂料是目前应用最为广泛的防火涂料种类，膨胀型防火涂料成膜后，在常温下是普通的漆膜，在火焰或高温作用下，涂层发生膨胀炭化，形成一个比原来厚度大几十倍甚至几百倍的不燃的蜂窝泡沫状炭质层，阻火模块可以切断外界火源对基材的加热，从而起到阻燃作用。
　　膨胀型防火涂料通常含有成膜剂、成炭剂、成炭催化剂、发泡剂、无机颜填料等，在设计膨胀型防火涂料配方时，要根据涂层正常使用条件和施工条件，涂层所受的高温火焰条件及其阻燃能力等性能要求进行设计。其基本原则如下：
　　1.基料比
　　在膨胀型防火涂料组成中，起膨胀作用的组分（包括颜填料）的比例很大。一般要占总重量的50%～60%，粘合剂和添加剂约为20%～30%，溶剂占10%～20%。另外起膨胀作用的三种化学物质，不是以任意比例相配合的，一般情况下，大多数配方的催化剂比为40%～60%，炭化剂为20%～30%，发泡剂为20%～30%。
　　2.组分配合
　　要得到高效的炭化层，涂层中有机树脂的熔融温度、发泡剂的分解温度及泡沫炭化的温度必须配合恰当。当涂层受热时，首先是成膜剂软化熔融，引起整个涂层的软化、塑化，这时发泡剂达到分解温度，开释出不燃性气体，并使涂层膨涨成泡沫层，同时脱水催化剂分解天生磷酸、聚磷酸呈熔融的粘稠体作用于泡沫层，使涂层中的含羟基有机物发生脱水成炭反应，当泡沫达到最大体积时，泡沫凝固炭化，使天生的多孔的海绵状炭化层定形，泡沫的发泡效率取决于组分之间反应速度的协调配合。
　　多种防火组分的恰当配合对持续发挥防火保护作用，增加涂层的阻燃效果和延长涂层的有效防火时间是十分重要的，也是配方设计的重要原则。
　
原料名称  配方数
水      235
润湿剂X-405   1.5
SN-5040分散剂  5
乙二醇EG   12
纤维素32000S   1.0
NXZ     1.5
钛白粉R-258    50
聚磷酸铵    300     (发泡催化剂)
三聚氰胺    70       (发泡剂)
季戊四醇    60       (成碳剂)
增白剂     1.0
乳液816     250
弹性乳液963    100
十二醇脂       17
NXZ消泡剂      1.5
AMP-95多功能助剂     1.5
102S防腐剂       1.5
TRM203（1：1）增稠剂      6.0
TRM003流平剂     2.0
       存在问题及改进方法
       1. 安全性问题
防火涂料在遇火产生膨胀从而对基材起到保护作用的同时，其阻燃成分有可能释放出诸如NH，、HCN、卤化氢、NOx、CO、C1：、Br；等有毒气体。如果这些气体的浓度超过了人体的耐受极限，便会对未逃离火场的人员以及消防人员产生危害，应引起重视。而目前有关
       防火涂料的国家标准中并未考虑防火涂料遇火后产生有毒气体的种类、限量以及对人体的危害程度。为了解决安全问题，可以寻找新的防火阻燃组分，使防火涂料不但能对基材起到防火作用，而且燃烧后的产物不会对人体健康产生危害；还可以在现有体系中加入能吸收有毒气体的组分，它能起到抑制烟气和毒气的作用，减少燃烧气体对人体的危害。
       2．耐候性问题
       对防火涂料进行天然老化和加速老化试验，发现部分产品出现粉化、起泡、脱落现象。涂层的防火性能均有不同程度的降低且理化性能也降低，耐火极限明显降低。导致涂料耐候性不好，影响涂料防火性能的因素主要是成膜物和防火添加剂。水性防火涂料所选的成膜物质主要是内烯酸乳液、苯丙乳液、乙丙乳液等高分子合成乳液，这些乳液在做成涂料时都有较好的耐候性。但在防火涂料中由于其使用量较少(5％一10％，最高达25％)，影响了耐候性能。
       目前，无论何种防火涂料，其检测报告所给出的耐火极限都是涂料涂装后1～2个月的检验结果，而火灾的发生可能是在防火涂料涂覆后的1年，也可能是10年或更长的时间。而目前还没有找出一种评定防火涂料耐久性的方法，对各种类型的防火涂料在工程环境中的使用寿命缺乏科学的评价。如果火灾发生时，防火涂料已因老化或其它原因而失去其应有的防火性能，
       后果将不堪设想。防火添加剂的种类及用量是影响防火性能的直接原因。选择性能更好的氯偏乳液、硅丙乳液或者几种乳液搭配使用，以及适当增加乳液用量到25％或以上可以改善防火涂料的耐候性。为了能在短期内预测防火涂料的实际使用寿命，还要对防火涂料耐久性的评定方法进行深入研究，以便确定是否需要更换或维修防火涂料。防火涂料厂商应在产品说明书中给出该涂料在不同的使用环境下可使用的年限或更换周期，以便用户选择或使用后注意更换。
       3. 标准滞后问题
       防火涂料标准的制定与执行往往滞后于产品的生产与使用，这就使得防火涂料的生产与销售容易出现无据可依的局面，部分劣质产品鱼目混珠，为使用带来隐患。为了解决这一问题，需要加快防火涂料标准的制定工作，使标准的研究制定工作先于产品的生产和使用。在执行标准的过程中，要做到有据可依，为防火涂料的应用打下坚实的基础。另外，要根据防火涂料的应用环境及火灾类型，补充、完善或细化现有防火涂料耐火极限的测试方法，以使测得的耐火极限值更符合实际情况。