飾面型防火涂料阻燃機理

飾面型防火涂料也分為膨脹型與非膨脹型，非膨脹型防火涂料一般分為難燃性防火涂料和不燃性防火涂料。難燃性防火涂料即自身難燃，包括乳液性難燃涂料及含阻燃劑的防火涂料。不燃性防火涂料為無機質涂料。

膨脹型防火涂料成膜后，常溫下與普通漆膜無異。但在火焰或高溫下，涂層劇烈發(fā)泡炭化，形成一個比原涂膜厚幾十倍甚至幾百倍的難燃的泡沫碳化層。它可以隔絕外界火源對基材的直接加熱，起到阻燃作用。涂層炭化膨脹時，涂層厚度增大幾十倍甚至上百倍，而涂層的導熱系數卻在下降，最后通過膨脹炭層傳遞到基材的熱量只有原涂層的幾十分之一甚至幾百分之一，使基材得以較好的保護。從宏觀上看，炭質層的形成對防火作用有4個方面的貢獻:①隔斷火焰對底材的直接加熱;②涂層的軟化、熔融、膨脹等物理變化及聚合物、填料、助劑的分解、蒸發(fā)和炭化等化學作用將吸收大量的熱量;③隔絕底材和空氣的接觸;④分解出的不燃性氣體能沖淡空氣中氧氣的濃度。

5試驗方法

5.1理化性能

按GB 12441 的規(guī)定進行試驗。

5.2耐燃時間

按GB/T 15442.2 的規(guī)定進行試驗。

5.3火焰?zhèn)鞑ケ戎?/p>

按GB/T 15442.3 的規(guī)定進行試驗。

5.4阻火性

按GB/T 15442.4 的規(guī)定進行試驗。

附加說明:

本標準由中華人民共和國公安部提出。

本標準由全國消防標準化技術委員會第七分委員會歸口。

本標準由公安部四川消防科學研究所起草。

本標準系參照"美國消防法規(guī)"NFPA 703《防火浸漬木材和建筑用防火涂

料標準》制訂。

本標準規(guī)定了飾面型防火涂料防火性能的分級。

本標準適用于涂覆于可燃基材表面防火涂料防火性能分級。

GB 9278 涂料試樣狀態(tài)調節(jié)和試驗的溫濕度

GB 12441 飾面型防火涂料通用技術條件

GB/T 15442.2 飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法 大板燃燒法

GB/T 15442.3 飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法 隧道燃燒法

GB/T 15442.4 飾面型防火涂料防火性能分級及試驗方法 小室燃燒法

3.1耐燃時間:在規(guī)定的基材和特定燃燒條件下，試板背火面溫度達到220℃或

試板出現(xiàn)穿透所需時間(min)

3.2火焰?zhèn)鞑ケ戎?當石棉板的火焰?zhèn)鞑ケ戎禐?quot;0"，橡樹木板的火焰?zhèn)鞑ケ戎禐?quot;100"，受試材料具有的表面火焰?zhèn)鞑ヌ匦詳祿?/p>

3.3阻火性能:以燃燒質量損失、碳化體積來表示。

3.3.1 質量損失:試件在規(guī)定涂覆比值和規(guī)定燃燒條件下，燃燒前后質量之差(g)。

3.3.2 炭化體積:試件在規(guī)定涂覆比值和規(guī)定的燃燒條件下，基材被炭化的最大長度、最大寬度和最大深度的乘積(cm3)。

4.1防火涂料的物理化學性能

4.1.1 防火涂料的理化性能應符合GB 12441 中 4.2 條的規(guī)定，見表1。

表1 飾面型防火涂料理化性能

序 號 項 目 技 術 指 標

4.2防火涂料的防火性能分級

表2飾面型防火涂料防火性能:依據最新國際:12441-2005

4.2.1、耐火燃時間/min:≥15

4.2.2、火焰?zhèn)鞑ケ戎?≤ 25(GB51002-85)

4.2.3、質量損失/g: ≤5.0

4.2.4、炭化體積/cm3≤25

4.2.5、飾面型防火涂料電纜阻燃性實驗/m:延燃長度<0.5

4.3防火涂料除表1 和表2 規(guī)定的檢驗項目外，還應根據防火涂料的特性和預定用途，增加檢驗項目，并按相應的國家標準和其它認可的試驗方法作必要的補充試驗。

以合成聚合物乳液，或經聚合物乳液改性的無機膠黏劑wie主要成膜物質，加入發(fā)泡劑、成炭劑和成炭催化劑組成的防火體系，制成以水分散介質的防火涂料，成為水性防火涂料。該涂料遇火災時，形成均勻而致密的蜂窩狀或海綿狀的炭質泡沫層，對可燃性基材有良好的保護作用。其中的主要成膜物質品種有聚丙烯酸酯乳液、氯-偏乳酸、氯丁橡膠乳液、據醋酸乙烯酯乳液、苯-丙乳液、水溶性氨基樹脂、 水溶性酚醛樹脂、水溶性三聚氰胺甲醛樹脂以及硅溶液和水玻璃等。特點是以水為分散介質，安全無毒、不燃燒，無三廢公害，屬于環(huán)保型建材產品。在生產、貯存、運輸和施工過程中都十分安全和方便，具有易干燥、施工速度快的優(yōu)點。除防火性能外，其他性能與乳膠漆相似。但是，在耐水和防潮性能方面不如溶劑型防火涂料。一般宜用于室內，并盡量避免在較潮濕的部位使用。

防火清漆是近幾年發(fā)展起來并趨于成熟的一類飾面型防火涂料，一般由合成聚合物樹脂為主題基料，基料本身可能帶有一定量的阻燃基團和可發(fā)泡的基團，再加入少量的發(fā)泡劑、成炭劑和成炭催化劑等組成防火體系制備的透明防火涂料，也成為防火清漆。主要用于高級木質材料的裝飾和防火保護。為了保證涂層的防火及其他使用性能，一般需要采用透明的罩面涂料罩面。實際使用中，透明防火涂料的用量一般為350~500g/㎡，罩面涂料的用量一般為50g/㎡。

該涂料過火時形成均勻而致密的蜂窩狀或海綿狀的炭質泡沫層，對可燃性基材有良好的保護作用。常用的主要成膜物質有酚醛樹脂、過氯乙烯樹脂、氯化橡膠、聚丙烯酸樹脂、改性氨基樹脂等;溶劑通常是200號溶劑汽油、二甲苯、醋酸丁酯等。特點是耐水和防潮性能比較優(yōu)異，適合于較潮濕的地區(qū)和相應的部位使用。涂層的光澤較好，具有較好的裝飾性。但是，在生產、貯存、運輸和施工過程中必須注意防火和環(huán)保。

聚苯乙烯塑料(PS)在包裝、餐具等領域的一次性使用，給環(huán)境造成了日益嚴重的污染，PS的回收利用已引起人們廣泛的關注和研究者得濃厚興趣。利用廢聚苯乙烯泡沫塑料經預化改性乳液聚合后，加入復合防火添加劑，制備水性防火涂料。具有良好的裝飾性、耐玷污性、優(yōu)異的附著力、良好的成膜性能，硬度大、耐洗刷性好的較好的阻燃效果。這是一種性能良好、成本低廉的防火涂料。

這是一種回收利用廢棄聚苯乙烯泡沫的絕好途徑，有對環(huán)境污染的治理作出了一定的貢獻。所值得的防火涂料，施工方便，可進行刷涂或滾涂，適用于各種防火場所。由于該種涂料為水性涂料，最大程度地避免了施工中對環(huán)境的再污染。

飾面型防火涂料適用于一般工業(yè)及民用建筑、高層建筑、賓館、文化娛樂場所、古建筑的木結構材料、纖維板、刨花板、玻璃鋼板制品等易燃材料，以及水泥墻面等，起到防火保護作用。飾面型防火涂料成膜后涂層性能穩(wěn)定，能使用各種氣候條件，因此在全國各地均可使用。

該產品是一種涂覆于可燃性基材表面后，既能因其平整的涂膜而起到一定的裝飾作用，又能在火災發(fā)生時因其涂層對可燃性基材起到防火保護、阻止火焰蔓延作用的膨脹型水性防火涂料。 涂覆于基材表面上的涂層在遇火時膨脹發(fā)泡，形成泡沫層，泡沫層不僅隔絕了氧氣，而且因為其質地疏松而具有良好的隔熱性能，可延滯熱量傳向被涂覆基材的速率;涂層膨脹發(fā)泡產生泡沫層的過程因為體積擴大而呈吸熱反應，也消耗大量的熱量，又有利于降低火災現(xiàn)場的溫度。由于該產品防火效果顯著、裝飾效果明顯，故可廣泛應用于工業(yè)和民用建筑內的木材及其制品、纖維板及其制品、紙板及其制品等可燃性基材以及燃燒性能等級設計要求為B1級的其它室內裝修材料。 技術標準 符合GB 12441-2002國家標準的技術指標。 防火性能 防火性能達到一級。

1、應在5℃以上，施工后24小時內避免雨淋。

2、涂刷工藝采用刷涂、噴涂或滾涂，涂刷均勻即可。刷涂方向要一致，切勿交叉或反復涂刷。

3、施工前必須對基層(被涂材料)進行清理，除去灰、油污浮漆待雜物。木材基層應達到自然干燥狀態(tài)，含水率<10%。

4、本涂料一般涂二層，必要時可涂三層，或蓋光一遍，涂完第一遍后，自然干燥后便可進行下一層施工。每遍涂刷面不得有漏涂。每平米用量≥500g，達到一級防火標準。

5、攪拌均勻后方可涂刷，以保證施工質量和產品性能。

基層應平滑、結實、干燥和清潔，無塵土、油漬、水漬等污物。 涂覆施工前須將涂料攪拌均勻。涂料過稠時，可加少量水稀釋;采用刷涂、噴涂和輥涂的涂覆方法均可。 至少分兩遍進行涂覆，上一遍涂層表干后方可進行下一遍涂覆。 涂層要求完整、無漏涂、表面平整均勻、色澤一致，涂層厚度不得低于0.3mm，以免影響防火效果。

涂刷施工前，可燃性基材的含水率不應超過12%。 施工環(huán)境應保持空氣流通，但須避免塵土飛揚。

參考用量 0.5kg/㎡。

包裝及貯存

1、包裝:10kg/桶，20kg/桶。

2、貯存:貯存溫度應保持在5℃~45℃之間，并保存在通風、干燥的庫房內，防止陽光直射、雨淋，遠離火源。保質期為6個月。

飾面型防火涂料方興未艾，其理化性能、防火性能有了很大的改進和提高，品種和應用范圍不斷擴大。飾面型防火涂料也隨著整個防火涂料工業(yè)正在向"5E"方向邁進，即提高涂膜質量、方便施工、節(jié)省資源、節(jié)省能源和適應環(huán)境。水溶型飾面防火涂料已占了越來越大的比例。與此同時，提高飾面型防火涂料的理化性能、防火性能、裝飾效果及降低成本等方面也不斷取得進展。

催化劑和發(fā)泡劑

高效低水溶性的脫水成炭催化劑及發(fā)泡劑，一直是膨脹型飾面防火涂料研究和發(fā)展的關鍵。多聚磷酸胺的研制成功，曾大力促進了膨脹型飾面防火涂料的發(fā)展。磷酸三聚氰胺則把磷酸脫水催化和三聚氰胺發(fā)泡兩者的作用結合起來，并且水溶性更低，效果更好。在發(fā)泡劑方面，已經不受胺類化合物的局限，一種本身具備發(fā)泡功能的無機發(fā)泡材料，已經用于飾面型防火涂料的制備。這種無機發(fā)泡材料細度可達400目，不會燃燒，遇高溫迅速膨脹發(fā)泡，膨脹率可高達自身體積的200%~300%。

飾面型防火涂料的消煙問題是制約其質量和品位的關鍵。對阻燃E消煙協(xié)同效果和阻燃增效劑的開發(fā)研究十分重視，并已取得了結果。使阻燃劑的用量大為節(jié)省，減少了對氧化銻的依賴，甚至完全取代了氧化銻，降低了價格，并提高了阻燃和消煙效果。例如硼酸鋅和氧化銻在含鹵素樹脂中等量拼用，發(fā)煙量可以減少25%，且氧指數不變，價格降低。當用于鹵化聚酯時，硼酸鋅與水合氧化鋁拼用，可以全部代替氧化銻，價格大大降低。此外，氧化鋅/ 氧化鎂摻合物、硼酸銨/氧化銻摻合物、鉬酸鈣/鉬酸鋅摻合物、氧化鉬/氧化鋅摻合物、鉬化物/亞磷酸酯摻合物等，在許多含鹵素聚合物中都取得很好的阻燃消煙效果。超細粒度的阻燃劑，由于分散好，顯著提高了阻燃及消煙效果，節(jié)省用量，改善涂層性能等。這也是阻燃消煙劑發(fā)展的一個重要方面。例如用粒徑0.25~0.5um的超細氧化銻代替粒徑1~1.8um的氧化銻，不但可減少氧化銻用量20%~30%，而且大大改善了分散性，提高了涂層的物理機械性能。

透明飾面型防火涂料也稱為防火清漆，是趨于成熟的一類飾面型防火涂料，產品主要用于高級木質裝飾材料的防火保護。透明防火涂料一般由人工合成的有機高分子樹脂為主體，經特殊的基團改性，樹脂本身即可帶有一定量阻燃基團和能發(fā)泡的基團，再適當加入少量的發(fā)泡劑、阻燃劑、碳源等組成防火體系。為了保證涂層的防火及其它使用性能，一般需要采用透明的罩面涂層。透明防火涂料作為高級木質裝飾材料的外飾層，正常的情況下具有良好的裝飾效果，受火時可膨脹并形成均勻而致密的蜂窩狀或海綿狀的碳質泡沫層，對可燃基材具有良好的保護作用。但是，通過鑒定的透明飾面型防火涂料僅有一二個品種，因此應加快透明飾面型防火涂料的研究，使之與需求相適應。

納米阻燃材料加入飾面型防火涂料體系中將會得到意想不到的效果。添加納米阻燃材料的飾面型防火涂料的耐水性、耐沾污性和裝飾性等。