摘要：采用環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧固化劑、阻燃劑（三 聚氰胺、季戌四醇等）等研制出一種鋼結(jié)構(gòu)用防火粉末涂料。 通過測(cè)試涂料的耐火時(shí)間、涂層千密度、膨脹倍率等性能以及 耐火時(shí)間的對(duì)比，對(duì)該防火粉末涂料配方進(jìn)行了 3次改進(jìn)，最 終得到的防火涂料耐火時(shí)間達(dá)到了 54 min,防火能力接近國際 先進(jìn)產(chǎn)品的水平。該涂料不含有機(jī)溶劑，不需涂裝防腐底漆， 具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：防火涂料；粉末涂料；鋼結(jié)構(gòu)件；防火性能；耐火時(shí)間
i前言
防火粉末涂料是一種新型防火涂料產(chǎn)品，是上世 紀(jì)70年代發(fā)展起來的粉末涂料及涂裝技術(shù)，具有節(jié)省 能源，減少污染，工藝簡(jiǎn)單易行，涂層機(jī)械性能優(yōu)異， 粉末近100%利用等優(yōu)點(diǎn)，已成為世界公認(rèn)的環(huán)保節(jié)能 產(chǎn)品和涂料發(fā)展方向。防火粉末涂料同樣具有粉末涂
收稿日期：2007-09-20 修回日期：20074)9-27 作者簡(jiǎn)介：晁兵（1967-),男，江蘇徐州人，1989年畢、Ik于四川大學(xué) 化學(xué)系，高級(jí)工程師，現(xiàn)任徐州正菱涂裝有限公司總經(jīng)理。
料的眾多優(yōu)點(diǎn)，并克服了液體防火涂料存在的多遍施 工（47遍，甚至更多遍）、施工難度大、周期長(zhǎng)、 施工費(fèi)用高等顯著問題。
目前一些粉末涂料廠家推出了阻燃粉末涂料產(chǎn) 品，涂裝到電器設(shè)備上，防止火焰點(diǎn)燃，阻止火焰蔓 延，以保證電器安全可靠和使用穩(wěn)定。但其耐火極限 則遠(yuǎn)達(dá)不到鋼結(jié)構(gòu)防火涂料產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)1 h以上的 要求。2004年底我們對(duì)此產(chǎn)品進(jìn)行立項(xiàng)研發(fā)，并取得 了良好進(jìn)展[1]，經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn)，現(xiàn)有的防火粉末涂料 產(chǎn)品已完全能夠滿足鋼結(jié)構(gòu)的防火技術(shù)要求。
2設(shè)計(jì)與改進(jìn)原理
一般超薄膨脹型防火涂料有4個(gè)基本成分：成膜
劑或粘結(jié)劑——形成涂層最基本的成分；酸源--般
為加熱時(shí)能釋放出無機(jī)酸的鹽類物質(zhì)，它是成炭發(fā)泡 層形成的催化劑或阻燃劑；碳源——碳化劑，一般為 富含羥基的化合物，它在酸的催化作用下失水而碳化， 為發(fā)泡層提供碳質(zhì)骨架，使發(fā)泡層形成一個(gè)疏松的結(jié)
構(gòu)；氣源--般為含氮的化合物，這類物質(zhì)在一定溫
度下分解放出n2、nh3、NOi等氣體，起發(fā)泡劑作用。 上述4個(gè)基本成分必須在溫度、時(shí)間、速度方面協(xié)同 一致，才能產(chǎn)生較好的阻火隔熱的效果。首先是涂層 受火軟化或熔融，發(fā)泡劑分解放出氣體，氣體的逸出 使變軟的涂層鼓泡膨脹，體積增大而產(chǎn)生厚厚的碳化 發(fā)泡層，從而形成絕熱隔熱層。
與液體涂料相比，粉末涂料具有特殊的生產(chǎn)及涂 裝施工工藝。粉末涂料將各種固體物料高速預(yù)混后進(jìn) 行熔融擠出，再破碎磨粉分級(jí)得到成品，涂裝施工則 采用靜電噴涂的方法將粉末吸附在表面處理后的鋼鐵 構(gòu)件上，最終高溫固化成膜形成保護(hù)涂層。粉末涂料 擠出生產(chǎn)的溫度在90130 °C，其涂層固化溫度在 160200 °C,而工件溫度可能要達(dá)到200220 °C,因 此防火粉末涂料中使用的阻燃材料體系必須在200 °C 甚至220 °C時(shí)保持理化性能的穩(wěn)定。在初期研究中， 選用環(huán)氧類樹脂為主要成膜基料，采用膨脹體系，直
背面溫度隨燃燒加熱時(shí)間延長(zhǎng)而不斷升高變化的情
況。按照測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，測(cè)試樣板背溫達(dá)到600 °C
時(shí)即示意涂層阻燃達(dá)到耐火極限，失去耐火能力，也
就是到達(dá)測(cè)試終點(diǎn)，燃燒爐即停止加熱，燃燒室及樣
板開始自然降溫，樣板溫度降到室溫后，取出測(cè)試燃
燒層有關(guān)性能。
從圖1中可以看出，測(cè)試樣板的背溫升高速度較
快，33 min背溫即達(dá)到測(cè)量限制600 °C。測(cè)試過程發(fā)
現(xiàn)涂層開始膨脹，反應(yīng)的溫度比較高，體系在火場(chǎng)中
有燃燒傾向，放熱并產(chǎn)生濃煙，膨脹倍率稍低等。
雖然與國內(nèi)現(xiàn)有防火產(chǎn)品相比[2](見圖2、3),
防火粉末涂料樣品1已具有同等的防火性能，但與國
際先進(jìn)水平相比還有較大距離[2](見圖4)。
根據(jù)第一次測(cè)試發(fā)現(xiàn)的問題，我們有針對(duì)性地調(diào)節(jié) 了樹脂基料及各種阻燃材料的用量(配方見表1配方II), 做樣制板后，2007年3月到北航進(jìn)行了再次測(cè)試。測(cè)試 結(jié)果見表2配方II，爐溫、背溫-時(shí)間曲線見圖5。
圖S配方2樣品爐溫、背溫-時(shí)間曲
再次的測(cè)試結(jié)果表明，樣品2在涂層干密度、膨 脹倍率方面得到了顯著改進(jìn)效果，但耐火時(shí)間仍較短。 為進(jìn)一步提高涂層的耐火性能，我們針對(duì)北航測(cè)試系 統(tǒng)的火場(chǎng)實(shí)際要求，結(jié)合改進(jìn)取得的良好方向，繼續(xù) 調(diào)整阻燃防火系統(tǒng)，改善涂層流平及燃時(shí)膨脹效果， 2007年5月又在北航進(jìn)行了第3次測(cè)試（配方見表1 配方III)。
3.3第三次檢測(cè)
測(cè)試結(jié)果見表2配方III，樣品的爐溫、背溫-時(shí)間 曲線圖見圖6。從表2及圖6中可以看到，樣品3的涂 層有效防火時(shí)間、膨脹倍率都有了顯著提高，樣品的 防火性能已達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。從圖6與圖4的背溫 升高曲線對(duì)比來看，配方III樣品的耐火時(shí)間達(dá)到了 54 min,接近4KS的57min，說明改進(jìn)后樣品的防火 能力已接近國際先進(jìn)產(chǎn)品的水平。
圖6配方III樣品爐溫、背溫-時(shí)間曲線
測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)樣品3還存在閃燃現(xiàn)象，整個(gè)涂 層體系在火場(chǎng)中可觀察到放熱反應(yīng)，燃后涂層也有輕 微下垂現(xiàn)象，這些問題還需要在以后的應(yīng)用研究中作 進(jìn)一步的改進(jìn)提高。
4結(jié)語
采用環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂，環(huán)氧固化劑，催化劑， 成碳劑，發(fā)泡劑，膨脹助劑，抑煙劑，增韌劑，流平 齊U,脫氣劑，流動(dòng)劑，顏填料等成分試驗(yàn)研制出的防 火粉末涂料，具有較好的防火阻燃性能，能滿足國家 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，經(jīng)過進(jìn)一步的改進(jìn)提高，目前已達(dá) 到國際先進(jìn)產(chǎn)品的防火水平。該鋼結(jié)構(gòu)防火粉末涂料 不含有機(jī)溶劑，不需涂裝防腐底漆，一次涂裝即可達(dá) 到涂層防火厚度要求，具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。 參考文獻(xiàn)：
