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鋼結構防火涂料的發展趨勢

作者：鋼結構網    
時間：2009-12-23 10:02:37 [收藏]

    紹了鋼結構防火涂料的發展趨勢，指出其發展方向為超薄型化、防腐性、水性化。 關鍵詞：防火涂料；鋼結構；防腐涂料 1鋼結構防火的必要性 隨著城市人口的密集化、住宅建筑的高層化和新型建材的廣泛使用，引起火災的可能性不斷增加，火災事故對人民生命財產的危害已成為城市災害的主要威脅之一。近年來全國各地頻頻發生的火災事故，造成大量人員傷亡和財產損失，令人觸目驚心。 建筑物的起火原因十分復雜。一般來說，絕對杜絕火災的發生十分困難。火災一旦發生后，阻止火勢的迅速蔓延，組織搶救使人們有足夠的時間離開火場，對縮小災害范圍，避免人員財產的重大損失具有更重要的現實意義。防火涂料正是起到這樣一種防護性作用的材料。 防火涂料是一種涂覆在材料表面上，具有隔熱、防燃、阻燃功能，并能有效延緩火勢的發展、阻止火焰蔓延，對基材起到保護作用的特種涂料。鋼材在不作任何防火措施時，經火焰燃燒15min即可變形。而涂覆優質防火涂料后，可使其變形時間延長至30min以上，為滅火贏得了寶貴的時間。因此，防火涂料作為一種高效簡便、適用性廣的防火手段，已越來越受到人們的重視。 國內外目前已有的鋼結構防火涂料主要有兩大類：非膨脹型防火涂料和膨脹型防火涂料，前者的防火效果較差，已逐漸被淘汰，而膨脹型鋼結構防火涂料由美國Albi化學公司于1948年首先發明。Albi化學公司也是世界上第一個生產水性、薄型、膨脹型鋼結構防火涂料的企業。用于鋼結構的膨脹型防火涂料主要有ALBICLAD800和ALBICLADTF2個產品，前者為溶劑型涂料，后者則為水性涂料。這2種防火涂料的特點為：100%不含石棉，薄型、輕質，防火極限最高可達3~3.5h，在國際上處于領先地位。德國、日本在這一領域的研究也十分活躍，已有不少高性能的產品問世。但是這些防火涂料都不具備防腐蝕功能，因此主要用于室內鋼結構的防火。半個世紀以來這類薄型膨脹型防火涂料不斷得到發展，從基料到防火助劑都不斷推陳出新，尤其是近年來出于環境保護的要求，水性防火涂料受到人們的廣泛關注。德國、美國、日本等發達國家每年的膨脹型防火涂料的產值都在1000萬美元以上。 2鋼結構防腐蝕的意義 鋼結構材料存在的另一大問題是容易腐蝕。隨著我國經濟建設的飛速發展以及環境的污染，鋼材等金屬的腐蝕所造成的浪費十分巨大。每年由于腐蝕造成的損失難以估量。據報道，英國每年由于金屬腐蝕造成的損失達幾億英鎊；美國每年因金屬腐蝕造成的損失約占國民生產總值的4.2%；而我國每年因金屬腐蝕引起的損失約為國民生產總值的2.3%。 金屬防腐蝕的手段很多，如采用耐腐蝕金屬材料、電化學保護法、添加緩蝕劑、涂刷防腐蝕涂料等。其中以采用防腐蝕涂料最為普遍。這主要是由于采用涂料防腐蝕的使用范圍廣、施工方便、成本較低，而效果又較令人們滿意的緣故。防腐蝕涂料作為金屬防腐蝕的主要手段，各國多年來投入了大量的人力物力進行研究。 英國、美國、德國和日本等發達國家目前仍處于領先地位。防腐蝕涂料的品種很多，主要有：酚醛樹脂類、環氧樹脂類、過氯乙烯類、聚氨酯類、呋喃樹脂類、橡膠類等，應用于不同的防腐蝕場合。據報道，日本每年采用防腐蝕涂料所消耗的費用達2萬億日元，占各種防腐蝕措施總費用的65%左右，防腐蝕涂料在國民經濟建設中的地位可見一斑。我國通過幾十年的努力，在防腐蝕涂料領域也已取得了顯著的成果，以環氧樹脂、過氯乙烯、氯磺化聚乙烯、呋喃樹脂、聚氨酯等一大批樹脂為原料的防腐蝕涂料已被開發并成功地用于防腐蝕工程中。 3提高防火涂料的防腐蝕功能勢在必行 由此可見，開展防火涂料和防腐蝕涂料的研究均具有十分重要的現實意義。 以前的工作都是將金屬的防腐蝕問題與防火問題分別獨立考慮。一般情況下，防腐蝕涂料不能防火，而防火涂料不具備很好的防腐蝕功能。對同一種金屬部件，往往既要用防腐蝕涂料進行防腐蝕保護，又要涂刷防火涂料進行防火保護。這在實際應用中是一種很大的浪費。因此我們設想，既然所保護的對象是同一種金屬材料，而且又都是采用涂料的形式，完全應該而且可以將防腐蝕與防火這兩個功能結合起來，使一種涂料同時具有這兩種功能。既節約了資源，又強化了涂料對基材的保護功能，具有一石雙鳥的效果。 2002年，國家頒布了新的鋼結構防火涂料標準，這一標準將鋼結構防火涂料分為室內用和室外用兩大類。其中室外用鋼結構防火涂料增加了耐濕熱性、耐曝熱性、耐冷熱循環性、耐酸性、耐堿性和耐鹽霧腐蝕性等指標。表明鋼結構防火涂料正朝著實用化、多功能化方向邁進。但這些防腐蝕性能指標要求尚不高，而且是作為B類指標規定的，即作為防火涂料的附屬性能，因此尚不是真正的雙功能涂料。因此，強化防火涂料的防腐蝕功能將成為今后防火涂料追求的目標之一。 4超薄型化是防火涂料的發展趨勢 國內防火涂料的研究始于20世紀50年代，并首先從鋼結構防火涂料入手，70年代即有小規模生產。早期的鋼結構防火涂料主要為水泥基厚質涂料，這類涂料在燃燒初期可降低火焰的傳播速度，但一旦火勢旺盛即失去作用，防火效果較差，主要用于防火等級要求較低的場合。80年代以來開始研制以高分子材料為基料的薄型和超薄型防火涂料，使防火涂料的研究進入一個全新的時代。目前國內已經開發成功的防火涂料包括厚質型水泥基防火涂料、溶劑型和水性的薄型膨脹型防火涂料以及飾面型防火涂料等。 從發展趨勢看，超薄型鋼結構防火涂料必將最終替代厚質型和薄型防火涂料。有關防火涂料新的國家標準也正在制定之中，以保證超薄型鋼結構防火涂料的健康發展。超薄型鋼結構防火涂料涂層厚度一般為2mm左右，在滿足防火要求的同時，又具有較好的裝飾效果。目前我國已研制出耐火極限超過2h的超薄型（厚度2mm）鋼結構防火涂料，達到國際先進水平。 5發展防烴類火的防火涂料將成為熱點 近年來，化學建材的應用十分普遍，由高分子材料構成的化學建材以及石油化工企業涉及到的火災是由有機化工原料引起的，這類火稱為烴類火。另外，汽車在隧道內發生的火災大都也屬于烴類火災。烴類火災與一般的建筑火災的區別在于前者具有火焰傳播和升溫速度極快的特點，燃燒過程中還可能伴隨著由于油品爆炸產生的巨大沖擊波。而目前所研制的防火涂料一般不能適應防烴類火的要求，并且目前采用的檢驗方法對防烴類火災材料也不適用，因此必須根據烴類火災防護材料的使用環境及特點來研究防烴類火災的防火防腐涂料。從目前的發展趨勢看，防烴類火防火涂料的開發和研究將成為防火涂料研究的熱點之一。 6發展水性防火防腐蝕涂料意義重大 至今為止，國內鋼結構防火涂料主要為溶劑型產品，在生產、施工和應用中均有大量有毒溶劑揮發，對環境造成污染。國內雖有單位正在開展水性防火涂料的研究，但均未將防火與防腐問題綜合考慮。因此研制具有防火和防腐雙重功能的水性涂料不僅具有理論價值，而且具有現實意義。 水性防火防腐涂料的應用前景十分廣闊。據公安部門規定：餐飲、娛樂場所、大型超市、化工企業等建筑物的室內外鋼架結構和室內裝潢都應當用防火涂料裝飾。另外，化工、石油、醫藥等企業的腐蝕問題以及由于大氣污染造成的民用建筑鋼結構的腐蝕問題都十分嚴重。據了解，僅上海石油化工股份有限公司目前每年的防腐蝕涂料和防火涂料用量就各達上千噸，產值達幾千萬元。全國各行各業的用量十分巨大。 7結語 防火涂料是一類具有特殊意義的功能性涂料，直接關系到人民群眾生命財產的安全，關系到社會的和諧和安定。推廣使用具有防烴類火功能的水性防火防腐涂料，不僅有良好的經濟效益，更有極其重要的社會效益。
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