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1、第1页/共63页第一节 概述 随着科学技术的不断发展，人民生活水平的日益提高，城市建筑高层化、群集化，工业高度机械化、自动化，合成材料、家用电器应用普通化，一旦发生火灾就会造成很大的损失。我国近十年来平均每年发生火灾34万起之多，死亡人数23千人，损失23亿元人民币。国外发达国家火灾损失更为严重，平均每年损失达几亿甚至几十亿。第2页/共63页 世界各国为减少或消除火灾危害，采取了一系列相应措施并制定了有关的法规，其中涂覆防火涂料就是一种行之有效的办法。我国近十年来由于阻燃科学技术的迅速发展，也不断涌现出一批性能较好的防火涂料新产品。第3页/共63页第4页/共63页 防火涂料就是将其涂覆于物体表
2、面所形成的涂层，遇火受热膨胀形成隔热层达到防火阻燃的目的。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、阻滞火灾的迅速蔓延；或用于非可燃性基材表面，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。第5页/共63页 随着有机合成材料的大量应用，采取在其表面涂覆防火涂料的办法来进行防火保护，不但能保持原来有机合成材料的优良性能，而且经济适用。防火涂料在有机合成材料上的应用也有广阔的前景。此外，普通钢材被加热至540左右即丧失了结构强度。混凝土结构在高温火焰作用下也容易开裂崩解。因此，对钢铁结构和混凝土结构进行防火保护，使它们在火灾发生时能延长发生变形破坏的时间，为灭火赢得时间，减少火灾损失，受
3、到人们很大的重视。防火涂料在钢铁结构和水泥结构上的应用正在扩大。第6页/共63页防火涂料的发展在国外，早在罗马时代，就有人开始用木材浸涂醋和粘土浆液来进行难燃处理。近年，用石膏、水泥等与水调和，涂覆于建筑物表面，使之隔热防火，实际上就是一种初级的无机防火涂料。后来，随着有机合成材料的问世，人们又试验出既能阻火、又能在燃烧时膨胀的有机膨胀型防火涂料。第7页/共63页到20世纪中叶，随着人们节能意识和环保意识的增强，以水为分散介质的水溶性和水乳胶型膨胀型防火涂料也不断出现。最先出现的是聚醋酸乙烯乳液防火涂料。继后发展出了各种聚烯烃乳液、聚卤代烯烃乳液，丙烯酸乳液以及各种类型的共聚乳液的防火涂料。比
4、较有名的美国飞鱼牌防火涂料，英国Nullifire公司的一系列水性防火涂料在国际上应用较多。第8页/共63页在我国防火涂料的研制和应用始于20世纪50年代后期，以水玻璃为粘结剂，用水稀释，加入粘土、石棉粉、硅藻土、滑石粉之类的物质，按一定比例调制成无机防火涂料。60年代初，有些油漆厂研制出了酚醛防火涂料、氯化橡胶防火涂料等。70年代，公安部四川消防科学研究所研制成功膨胀型丙烯酸乳液防火涂料，随后又相继研制成功A60-1改性氨基膨胀型防火涂料及LG改性硅酸盐钢结构防火涂料。90年代以来，防火涂料品种不断增加，特别是水性防火涂料得到了迅速发展。第9页/共63页第10页/共63页第二节 分类及组成一
5、、防火涂料的分类 防火涂料视基料组成、分散介质、保护对象、防火机理等不同可有不同方式的分类。第11页/共63页 防火涂料按基料组成的不同，可分为无机防火涂料、有机防火涂料和复合型防火涂料。无机防火涂料用无机盐作基料，有机防火涂料用合成树脂作基料。防火涂料按分散介质的不同分为水溶性防火涂料和溶剂型防火涂料。无机防火涂料和乳胶防火涂料一般用水作分散介质，而有机防火涂料一般用有机溶剂作分散介质。第12页/共63页 视保护对象不同，防火涂料可分为钢结构防火涂料、预应力混凝土防火涂料和饰面型防火涂料。防火涂料按防火机理的不同，可分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料。第13页/共63页二、组成 防火涂料的
6、组成与常规涂料一样需要有基料、颜填料、溶剂及必须的催干剂、固化剂、稳定剂等助剂，同时，还需要添加一些特殊的阻燃、隔热材料。第14页/共63页（一）基料 即成膜物质，对涂料的性能起决定作用。常用的无机基料有硅酸盐、磷酸盐、氧化铜等；有机基料种类繁多，可用作防火涂料基料的有：酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、呋喃树脂、杂环树脂等。还有许多以水为溶剂的乳液，如聚乙酸乙烯乳液、丙烯酸乳液以及各种共聚乳液。第15页/共63页（二）颜填料 颜填料在防火涂料中的作用与普通涂料一样，它不仅使防火涂料呈现必要的色彩而具备装饰性，更重要的是改善了防火涂料机械性能和化学性能。金红石型钛白粉是涂料中广泛采用的用于户外的白
7、色颜料，以锑白粉取代部分钛白粉，可提高防火效果。第16页/共63页（三）溶剂 涂料中使用溶剂（分散介质），生产时便于各组分的分散，施工时便于降低物料的粘度，利于得到均匀而连续的涂层。水性防火涂料以水为溶剂，溶剂型防火涂料以有机溶剂为分散介质。常用的有机溶剂有200号溶剂汽油、甲苯、丙酮、乙酸丁酯、正丁醇等。第17页/共63页（四）助剂及特殊添加剂 助剂在防火涂料中作为辅助成分，用量虽很少，但作用很大。它可以大大改善涂料的流平性、柔韧型、附着力等性能。防火涂料用的特殊添加剂对防火性能的影响是很大的。下面介绍脱水剂、炭化剂、发泡剂和阻燃剂。第18页/共63页 脱水剂 脱水剂是一种促进涂层产生不易燃
8、烧的炭化层的物质，在受热分解时产生的磷酸盐与涂层含羟基的有机物作用而脱水炭化，该炭化层的形成起到阻止或减缓火灾延续的作用。磷酸三聚氰胺是一种较好的脱水剂。第19页/共63页 成炭剂 成炭剂是形成三维空间结构不易燃烧的泡沫炭化层的物质基础，对泡沫炭化层起骨架作用。这类物质有多元胺（如淀粉、葡萄糖）、氨基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等。第20页/共63页 发泡剂 高温受热时能分解释放出氨气、二氧化碳、水、卤化氢等气体，使泡沫膨胀，形成海绵状结构。这类物质有碳酸铵、尿素、三聚氰胺、氯化石蜡等。第21页/共63页 阻燃剂 阻燃剂的作用是增加涂层的阻燃能力，并在其他组分的协同下实现涂层的难燃烧性，从而起到
9、防火作用。常用的阻燃剂有含磷、卤素的有机化合物，如三磷酸脂等。第22页/共63页第23页/共63页第三节 机理一、非膨胀型防火涂料的防火机理 非膨胀型防火涂料本身是由一种难燃烧或不燃烧材料构成，它的涂层都较厚，一旦着火，在高温下就形成一种釉状物，这种釉状物在一定时间内起到一定的隔热作用。第24页/共63页 这种釉状物结构很致密，能有效的隔绝氧气，使被保护的物体缺氧而不能着火燃烧或延缓着火时间。同时，非膨胀型防火涂料的成分中大多含有较高比例的卤素化合物，这些化合物在高温下，分解释放出大量的卤化氢，卤化氢冲淡了物体表面的氧和可燃性气体，从而抑制了燃烧和降低了燃烧的反应速度。第25页/共63页二、膨
10、胀型防火涂料的防火机理 膨胀型防火涂料受火燃烧的情况较为复杂，涉及的因素较多，可概述为以下四个方面。第26页/共63页（一）形成泡沫炭化层以阻挡外部热源的作用（一）形成泡沫炭化层以阻挡外部热源的作用 膨胀型防火涂料中都含有发泡剂、成炭剂、阻燃剂，在涂层受高温作用时，发生膨胀和炭化，形成一种导热性很小的海绵状的炭化层，阻挡了外部火源的作用，达到抑制燃烧蔓延的目的。第27页/共63页（二）改变热分解反应历程，阻止放热量大的反应发（二）改变热分解反应历程，阻止放热量大的反应发生生 有机物燃烧时，随着二氧化碳和水的生成放出大量的热量，而膨胀型防火涂料中磷酸铵、聚磷酸铵、有机磷酸酯、硼酸铵等难燃剂在火焰
11、或高温作用下能使含羟基的有机聚合物发生脱水成炭反应，或生成热稳定性高的酯，它们呈熔融的粘稠状体，将基层覆盖封闭起来，从而避免了有机物燃烧时生成二氧化碳放热反应的发生。第28页/共63页（三）阻止有焰燃烧的连锁反应（三）阻止有焰燃烧的连锁反应 有机物在受热氧化燃烧时能分解成各种基团，其中羟基自由基的能量很大，而且在燃烧反应中放出大量的热能并且引起连锁反应，促进了燃烧的进程，其反应如下：CO+OH.CO2+H.（放热）H.+O2 OH+O.（连锁反应）第29页/共63页 膨胀型防火涂料中都加入有卤素化合物，该类物质可以阻止连锁反应的发生。因为该卤素化合物在高温下能分解出卤化氢，卤化氢可捕捉羟基自由
12、基，使连锁反应终止，从而阻止了有焰燃烧的发生。OH.+HX H2O+X.X.+RH HX+R.第30页/共63页（四）分解出的惰性气体将可燃性气体稀（四）分解出的惰性气体将可燃性气体稀释释 含氮化合物、含卤素的有机化合物、碳酸盐及某些金属的氢氧化物等，它们在火焰或高温作用下能分解出大量的不燃性气体，如NH3、H2O、CO2、HCl、HBr等，将热分解生成的可燃性气体和空气中氧浓度冲淡，从而抑制了燃烧的发生。第31页/共63页第32页/共63页第33页/共63页1.大板燃烧法（标准号：ZBG51001-85）考察防火涂料的耐燃性。900900（mm）的五层胶合板上，按规定量涂刷防火涂料，作一定的
13、恒温恒湿处理。用汽油作燃烧源，使涂刷面垂直受火，火源温度按国标标准时温曲线控制。然后测定背火面的温度。根据背火面的温度达到220的时间长短，评定涂料耐燃性能的优劣。第34页/共63页第35页/共63页2.隧道燃烧法（标准号：ZBG51002-85）测试防火涂料的火焰传播特性。在6009067（mm）的五层胶合板上，按规定涂刷防火涂料，经处理后，用同样尺寸的石棉板和橡树标准板作标准板对照，在特制的小型隧道炉中作燃烧试验。根据对比，确定防火涂料的火焰传播比值，根据比值判定涂料的级别。第36页/共63页3.小室燃烧法（标准号：ZBG51003-85）考察防火涂料的阻火性。按规定制好试件，用定量的无水
14、乙醇作火源，在1个镶有玻璃门窗的金属板箱中进行试验。乙醇烧完后，根据试件的燃烧失重、炭化体积来评定涂料阻火性能的优劣。第37页/共63页第38页/共63页上述三种试验方法的测试结果与涂料防火性能的级别的关系见下表：方法方法大板燃烧大板燃烧法法隧道燃烧隧道燃烧法法小室燃烧法小室燃烧法级别级别耐燃时间耐燃时间（min)火焰传播火焰传播比值比值失重失重 （克（克/板）板）炭化体积炭化体积（cm3/板）板）1级级300255252级级20265010503级级1051751575第39页/共63页第40页/共63页（1）饰面型防火涂料 饰面型防火涂料是一种集装饰和防火为一体的新型涂料品种，当它涂覆于可
15、燃基材如木材、塑料纤维等上时，平时可起到一定的装饰作用，一旦发生火灾，则具有阻止火势蔓延，延缓火灾发展的作用，从而起到保护可燃基材的目的。第41页/共63页 固态物质在空气中燃烧一般可分为三个阶段：1、物质受热分解产生可燃性气体产物；2、此气体产物在空气中燃烧；3、燃烧产生的部分热量使固态物质或熔融态物质继续分解，并使燃烧继续。如果使上述三个阶段中的一个或数个终止，即可使材料获得阻燃型，这可通过气相阻燃、凝聚态阻燃或中断热交换等机理实现。第42页/共63页 饰面型防火涂料就是根据物质燃烧的三个阶段，配制相应的化学成分，使可燃物表面隔绝空气，将火源的热辐射反射回去，或者涂层高温燃烧形成膨胀隔热层
16、，增加了涂层的厚度，延缓物质的燃烧。第43页/共63页内墙用防火涂料配方原料名称原料名称用量用量/Kg原料名称原料名称用量用量/Kg干性醇酸树脂干性醇酸树脂72.2氧化锌氧化锌88.8氯化橡胶氯化橡胶111.0石英粉石英粉11.240%氯化石蜡氯化石蜡27.8炭黑炭黑16.6二甲苯二甲苯67.0环烷酸钴环烷酸钴1.1钛白粉钛白粉224.0环烷酸锌环烷酸锌0.56第44页/共63页（2）钢结构防火涂料 由于钢结构具有强度高、受荷能力强、构件制造与安装方便、节约木材等许多优点，因此越来越广泛地应用于建筑中。钢结构本身虽为不燃材料，但钢结构具有耐火性能差的致命弱点。在火焰高温作用下，其力学性能如屈服
17、强度、弹性模量等都会随温度的升高而降低。因此钢结构建筑必须采取一些措施来提高钢结构的耐火极限，其中喷涂防火涂料就是最为常见的方法之一。第45页/共63页1.厚涂型钢结构防火涂料 厚涂型钢结构防火涂料是指采用合适的粘结剂，配以无机轻质材料、增强材料配合而成，涂层厚度在850mm的涂料。这类防火涂料的耐火极限可达0.53h。在火灾中涂层不膨胀，依靠材料的不燃性、低导热性或涂层中材料的吸热性延缓钢材的升温，保护钢结构。厚涂型钢结构防火涂料与其它防火涂料相比，具有价格低廉的优点，多用于室内防火极限要求2h以上的钢结构上。但这类产品由于涂层厚，外观装饰性较差。第46页/共63页2.薄涂型钢结构防火涂料
18、薄涂型钢结构防火涂料是指用合适的乳胶聚合物作基料，配以阻燃剂、添加剂等组成，涂层厚度在110mm的涂料。这类防火涂料的耐火极限可达0.52h。这类涂料受热时能膨胀发泡，以膨胀发泡所形成的耐火隔热层延缓钢结构的升温。该涂料一般分为底层（隔热层）和面层（装饰层），其装饰性比厚涂型好，施工采用喷涂，使用在室内耐火极限不超过2h的建筑钢结构上。第47页/共63页3.超薄型钢结构防火涂料 超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度不超过3mm的钢结构防火涂料。该类防火涂料受火时膨胀发泡，形成致密的防火隔热涂层。它可采用喷涂、刷涂或辊涂的方法施工，一般使用在室内要求耐火极限2h以内的建筑钢结构上。与厚涂型和薄涂型钢
19、结构防火涂料相比，具有涂层更薄、施工方便、装饰性更好的特点。第48页/共63页4.室外钢结构防火涂料 室外钢结构防火涂料是指能适合于室外环境使用的钢结构防火涂料，主要应用于建筑物室外和石化企业等露天钢结构。这类钢结构防火涂料的基料是用耐候性好的合成树脂或有机高分子聚合物乳液与无机粘结剂复合而成，再配以阻燃剂、增强材料和轻质材料组成。因其使用性能的特殊性，即耐水、耐候、耐化学腐蚀性能等要使用室外的环境，所以对各阻燃添加剂的要求更苛刻。第49页/共63页参考配方膨胀型防火涂料配方 厚涂型防火涂料配方原料名原料名称称用量用量/Kg原料名原料名称称用量用量/Kg聚氯丁聚氯丁橡胶乳橡胶乳液液（50%）1
20、00抗氧化抗氧化剂剂2钛白粉钛白粉10三氧化三氧化二锑二锑5氢氧化氢氧化铝铝80石棉纤石棉纤维维10原料名原料名称称用量用量/Kg原料名原料名称称用量用量/Kg丙烯酸丙烯酸-偏氯乙偏氯乙烯共聚烯共聚物物2.0熟石灰熟石灰2.0消泡剂消泡剂0.5丙二醇丙二醇1.0粗粒珠粗粒珠光石光石7.0羟乙基羟乙基纤维素纤维素0.5微粒珠微粒珠光石光石55.0水水11.0氧化锑氧化锑1.0第50页/共63页钢结构防火保护意义 钢结构防火保护的意义可归结为以下几点：一、发生火灾时，延缓火焰的传递速率，阻止热量传向钢材，防止钢结构因过热而变形，甚至整体垮塌；二、防止火势的蔓延，为营救被困在火灾中的人员以及疏散人员
21、赢得宝贵的时间；三、尽量减少因火灾而发生变形甚至损坏的钢结构修复费用，缩短恢复周期，间接减少经济损失。第51页/共63页国内外的发展现状国外钢结构防火涂料研究较早，上世纪60年代先后涌现出英国Nullifire公司S605钢结构防火涂料、加拿大AD防火有限公司AD Firefilm 等一系列性能优异的钢结构防火涂料。我国从80年代初开始研制钢结构防火涂料，由公安部四川消防研究所研制出第一种钢结构防火涂料LG钢结构防火涂料。90年代以来，我国钢结构防火涂料发展迅速，产品类型由最初的厚涂型发展到薄涂型、超薄型。第52页/共63页第53页/共63页第六节 展望 经过近十多年来的发展，防火涂料在品种、
22、性能、使用范围等方面逐渐走向成熟，人们对防火涂料的认识也由无所谓发展到迫切需要。如今的公共场所如机场、学校、医院等都纷纷采用了防火涂料。人们对防火涂料的要求和期望越来越高，这也给涂料工作者提出了更高的要求，为防火涂料的发展指明了方向。第54页/共63页一、开发环保型防火涂料 环保的要求和呼声使涂料的研发向低污染环保型的方向发展，为此各国政府制订了相关法规，对建筑涂料的有机挥发物作出了更明确的限制。减少VOC含量已经成为世界各国防火涂料的发展趋势。第55页/共63页 水性防火涂料比溶剂型防火涂料耐火时间更长，而且由于使用水性基料，因此具有省资源、节能耗、无污染的环保优势，更受生产企业和施工行业的
23、重视和关注。水性防火涂料安全又环保，是防火涂料今后的主要发展方向。第56页/共63页二、开发无机防火涂料 无机防火涂料不燃烧、耐高温，在高温作用下不会产生有害气体，无环境和健康的不良影响，在国内外防火涂料研究中越来越受到重视，是防火涂料的重要发展方向之一。第57页/共63页三、膨胀型和非膨胀型防火涂料相结合 采用配方中既含有膨胀型组分，又含有较多耐火填料组分，再加入高熔点的无机纤维等，使涂层在高温火焰作用下形成低膨胀率的高强度炭化层，确保膨胀涂层长时间耐火隔热而不脱落。第58页/共63页四、多功能防火涂料 兼具绝热性、隔热性、防辐射、防紫外线、防腐蚀性、防水性、绝缘性等的防火涂料越来越受到重视。用具有特殊功能的树脂添加剂研究开发具有复合功能的防火涂料也是当今的一大课题。第59页/共63页多功能化、阻燃性能突出、环保且寿命长是防火涂料的发展趋势。防火涂料行业必须加大此领域的科研开发力度，提高自主创新能力，提高核心竞争力，力争在较短时间内使防火涂料水平有较大提升。第60页/共63页第61页/共63页第62页/共63页感谢您的观看！第63页/共63页