用于冷库保温材料的新型防火涂料试验研究

●任海龙

(衡水市消防支队，河北衡水 053000)

(本栏责任编辑、校对 马 龙)

近年来，我国发生了多起由建筑保温材料引发的火灾，如上海教师公寓、沈阳万鑫火灾等，这些火灾造成了严重的人员和财产损失。现在市场上主要使用的泡沫塑料保温材料如EPS板、XPS板等均为可燃、易燃材料，为了达到防火标准要求，就需要对保温材料进行防火处理。某地新建一大型冷库，设计要求保温材料达到最新的消防标准要求，而目前国内没有达到新消防标准要求的大型冷库，也没有可供选择的低温环境使用的防火涂料，可见该设计无现实参考项目，因此，笔者根据其设计要求对保温材料进行了试验研究，以期满足设计要求并探索解决问题的办法。

1 冷库设计要求及试验准备

聚氨酯材料在保温、隔热、隔音性能等方面具有无可比拟的优点，被广泛应用于各类建筑。近年来，国内建筑行业正全面推广新型建筑节能技术，用聚氨酯材料替代岩棉、玻璃纤维、酚醛泡沫等传统保温材料。目前公安部已加快《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》的修订工作。据了解，这两个标准的修订稿提高了材料防火标准，使聚氨酯应用受阻。聚氨酯本身防火性能达不到新标准的要求必将使得聚氨酯等一大批具有良好保温隔热性能的新型节能材料无法进入这个领域，或进入该领域后因达不到消防新标准的规定，留下重大火灾隐患，影响建设方的正常使用。

某大型冷库设计要求内保温材料采用10cm厚的硬质聚氨酯泡沫塑料，其中墙面、屋顶、天花板聚氨酯保温材料密度不小于40 kg·m-3，地面不小于45 kg·m-3;保温层防火等级应达到B1级;阻燃氧指数达到26．2，6 s离火自熄。

从施工现场抽取试验试块，按照标准检测试块(1 000 mm×190 mm×65 mm)加工后进行试验。根据本工程使用场所为冷库内保温材料，确定选择室内防火涂料;考虑施工要求和总体工程造价，选用室内薄型防火涂料;考虑到所用场所是内墙屋顶，应选择饰面型防火涂料;考虑到冷库主要储存食品，应选用水性防火涂料。综合以上原因，最终确定选用水性饰面型防火涂料和水性室内薄型钢结构防火涂料进行初步试验，试验选择3个厂家生产的3个型号的防火涂料，具体型号见表1。试验采用的喷涂工具为美国固瑞克833无气专用喷涂机。

表1 试验用防火涂料型号

目前我国还没有低温冷库专用的防火涂料，也没有防火涂料的脱落试验标准，因此将现有的防火涂料如何用于冷库低温场所是本文研究的目的，如何将防火涂料和聚氨酯材料有机结合，既达到保温要求，又满足防火标准是本文研究的任务，也是解决目前市场需求最快捷最有效的方法。

2 试验结果

根据设计要求，由国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心对试验选用的防火涂料进行了详细的检测，检测项目包括:在容器中的状态、细度、干燥时间、附着力、柔韧性、耐冲击性、耐水性、耐湿热性、耐燃时间、火焰传播比值、质量损失等。其中低温脱落是试验的一个重要检测项目。对试验所用样板的主要检测结果如表2～表5所示。

表2 黏结强度

表3 耐冲击性

表4 耐水时间

表5 低温脱落

由以上检测结果可知，前3种性能检测中，3种防火涂料均过关，但在关键性的低温脱落检测中，有两家企业生产的防火涂料不适合用于低温环境的聚氨酯板上，在-18℃低温冷冻48 h后，出现裂纹、爆皮脱落等现象，而NB(EH-4)型防火涂料无脱落。同时在试验过程中还发现，B60-171型饰面型防火涂料在喷涂24 h后开始出现龟裂，NCB(XFA)型室内超薄型钢结构防火涂料喷涂上2 h后会与底材发生渐进式反应，因此，这两种防火涂料均不适合用于该场所对聚氨酯材料的防火保护。故选用在低温脱落试验中表现良好的NB(EH-4)型水性室内薄型钢结构防火涂料对样板进行喷涂，制成试验样板，并对此样板进行燃烧性能检测，检测结果如表6所示。

表6 NB(EH-4)型防火涂料-聚氨酯样板燃烧性能

由表6可知，采用NB(EH-4)型防火涂料喷涂聚氨酯板材，虽然在焰尖高度等项目中表现还是比较优异，但在每组平均烟气温度这一项没能达到标准要求，其燃烧性能参数不符合B1级标准要求，因此NB(EH-4)型防火涂料达不到本大型冷库设计要求，不适用于本工程项目。

根据以上试验结果，结合水性饰面型防火涂料及水性室内超薄型钢结构防火涂料的特点，采用硅丙改性调理乳液体系，又在该防火涂料体系中添加了美国杜邦公司的新产品——纳米碳纤维，制成新型防火涂料SM(XFD)涂于该保温材料上，使其达到设计喷涂厚度，制成试验样板。经过试验检验，发现硅丙改性调理乳液体系的采用使该涂料与底材保持了良好的黏结力，不发生反应，纳米碳纤维的加入大大提高了该涂料的抗裂性，喷涂后经过72 h的放置，涂层表面无裂纹，附着力良好，各项理化性能也非常出色。将该试验样板置于-18℃的冰柜中72 h，取出后涂层良好，又浸泡于冷水中24 h，涂层不起泡，不脱落。待样板干燥后，又用汽油喷灯置于样板前方20cm处测试其耐火性能，遇火后，涂层形成蜂窝状海绵层，在1 000℃高温下，涂层下的保温材料没有发生变形熔化现场，防火效果良好。表7为按照标准GB 12441-2005《饰面型防火涂料》进行检测的结果，其中由于低温脱落一项无国家标准，-18℃冷冻72 h的试验条件由国家消防工程技术研究中心根据冷库工作温度所定。

表7 新型防火涂料SM(XFD)的检测结果

需要强调的是，该新型防火涂料采用了天津市星发防火材料厂生产的改性乳液，用水代替溶剂，涂料无毒、无味，为绿色环保型，符合现今的环保趋势。

3 结论

通过试验研究，可得出如下结论:(1)目前市面上的水性饰面型防火涂料及水性室内超薄型钢结构防火涂料均未能满足大型冷库防火设计要求，在低温环境中使用易起泡脱落。(2)结合水性饰面型防火涂料及水性室内超薄型钢结构防火涂料的特点，采用硅丙改性调理乳液体系使该涂料与底材保持良好的黏结力，不发生反应，又在该涂料体系中添加了美国杜邦公司的新产品——纳米碳纤维，大大提高了该涂料的抗裂性，使其在防火性能很好的前提下达到了大型冷库的低温环境设计要求。

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