水性膨胀型防火涂料的现状和应用

王晨光　王晋芳　徐超　岑世杰　徐境一　艾金毅

摘要：防火涂料是防止产生火灾、延缓火势蔓延的功能性涂料。对于膨胀型防火涂料而言，其外表面具有美观性，在实际应用期间比较省料并且容易施工，因而被充分应用在火车站、机场航站楼、高层建筑等对美观性要求较高的建筑中。近年来，人们环境保护意识逐步增强，各大建筑工程施工期间，应贯彻和落实绿色环保理念，充分应用水性膨胀型防火涂料，其不仅具有较强的防火性能，同时也在环境保护方面占据优势。通过对水性膨胀型防火涂料进行正确应用，使其发挥功能作用，在保证施工质量的同时，也能进一步提升施工安全性。

关键词：防火涂料;水性膨胀类型;防火性能;绿色环保;美观性

中图分类号：[TU56+1.66]      文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2021）04-0028-02

在我国科学技术水平全面提升的背景下，水性膨胀型防火涂料在涂层厚度、涂覆量、粘结强度等各个方面具有较大使用优势，其不仅取代了传统溶剂型防火涂料，也成为了现阶段使用范围较广、涂覆面积较大的一种优质型防火涂料，其是施工期间落实生态环境保护工作的必然选择。水性膨胀型防火涂料自身对环境的污染程度比较低，实际会产生的有机挥发物也比较少，已经逐步成为了现代化社会中防火涂料最新发展的一种主流趋势。本文从水性膨胀型防火涂料自身的防火机理入手，结合水性膨胀型防火涂料的性能内容展开阐述，针对如何对水性膨胀型防火涂料进行正确应用进行全面探讨。

一、水性膨胀型防火涂料自身的防火机理

对于水性膨胀型防火涂料而言，其分散介质主要就是以水为主，同时还要将其具体的涂层厚度保持在3mm之内，水性膨胀型防火涂料是此种类型的钢结构防火涂料，在其成膜物中是以有机高分子树脂为主。一般状况下，乳液型会较多一些，如在将碳源、阻燃剂、发泡剂作为待填料加入其中之后，就能够形成相应的防火体系，这样即便产生火灾问题，涂料也会在高温作用下形成一层具有致密性、均匀性的海绵状或是蜂窝状的碳质泡沫层，其对于提升钢结构自身的耐火极限具有重要帮助。

即便是在火焰高温作用下，水性膨胀型涂料涂层也能逐步分解出能够降低可燃气体浓度和空气中的含氧浓度的惰性气体，这样有助于减缓火焰燃烧速度，甚至也能使火焰出现自熄现象[1]。水性膨胀型防火涂料一旦遇到火，就会使涂层发生膨胀，产生发泡现象，同时也会形成隔热覆盖层，这样发泡层就能够将氧气与火进行隔绝。如果是在1000℃左右的高温状况下，水性膨胀型防火涂料和钢结构的粘结性都比较强，隔热性能也比较好;并且其自身的热导率比较低，这样就能有效延缓热量传递，对于保护基材不被烧毁具有重要作用，火焰和高温都不会对钢结构造成直接影响，进而就会使水性膨胀型防火涂料的防火性能和隔热性能表现得更加突出。

二、水性膨胀型防火涂料的具体性能

不可否认，将水性膨胀型防火涂料与传统型防火涂料进行比较，在防火性能、附着力、耐久性、美观度、装饰效果等各个方面都具有较大优势，甚至其舒适性、安全性、环保性都比较高，是绿色环保施工理念下比较突出的一种防火涂料。本文在对水性膨胀型防火涂料的具体应用现状和性能进行分析期间，主要就是从其环保性、安全性、舒适性、施工特性方面进行分析，具体表现为以下四方面内容。

一是环保性。随着社会发展趋势的不断变化，绿色和环保项目数量逐步增多，在实际对建筑材料进行挑选和应用期间，要充分考虑所选防火涂料的环保性，以此来为控制多种不同种类的有机溶剂挥发量提供保障。在实际对水性膨胀型防火涂料进行应用时，不难发现如果钢结构表面积为1m2，并且具体的防火时间为1.5h，实际排放出的有机溶剂会减少超过530g。此种现象还并没有将清洗工具以及各项设备实际应用的有机溶剂包括在内。

二是安全性。实际上，水性膨胀型防火涂料并不属于易燃材料的范畴，其主要就是将水作为分散介质，不包含有机溶剂，这样在应用水性膨胀型防火涂料之后，就不会产生火灾问题，甚至也不会产生油漆挥发出的溶剂引起火灾或是爆炸的现象;并且水性膨胀型防火涂料自身也不含有氯，即便后续发生火灾问题，也不会产生含氯气体，这样就能够防止产生吸入式中毒现象。

三是舒适性[2]。对于水性膨胀型防火涂料而言，其不含有机溶剂，在将水作为分散介质之后，实际上不会产生气味，这样无论是将此种类型的防火涂料应用在哪个阶段，在其施工环境周围都不会产生恶臭问题，进而就不会对施工场地周围人们的生活造成不舒适和困扰。

四是施工特性，通过对水性膨胀型防火涂料进行应用，具有施工方便的优势，如具有与溶剂防火型涂料相似的干燥速度，喷涂施工单道膜的实际厚度比较高，对于施工建设具有重要帮助。

除此之外，在实际应用传统型的溶剂型防火涂料期间，最重要的就是要将聚磷酸铵添加到防火涂料中，这样在火灾中防火涂料受热就会产生膨胀现象。对于完成施工建设之后的防火涂料而言，聚磷酸铵会受到水分的侵蚀[3]。为了避免发生此种现象，就要使聚磷酸铵处于有机包覆的状态，这样才能够使其长期具备抗水性能。通过此种方式，能够有效地突出水性膨胀型防火涂料面漆致密性和耐腐蚀性对其耐水侵蚀能力的决定性作用这一问题。在此种状况下，水性膨胀型防火涂料也能够与聚磷酸铵形成更好的面漆，在提升防火涂料抗水汽侵蚀性能的同时，也会增强钢结构自身的抗腐蚀性能。

三、水性膨胀型防火涂料的具体应用

（一）在呼吸幕墙上的应用表现

对于建筑呼吸墙而言，一旦受到通风换气层空气疏通、循环作用，建筑呼吸墙的内层幕墙就会与室内温度保持一致性[4]。但是对于建筑呼吸幕墙内的通风换气层而言，也会存在一定消防安全隐患。随着科学技术水平的提升，用于建筑呼吸幕墙施工，并且要具备良好防火与通风性能的封堵系統已经被研发出来并得到了应用，甚至在美观性和通风性等各个方面不存在问题。在呼吸幕墙正常使用期间，呼吸幕墙内的空气就能够自由地在防火网网孔之间进行流通。一旦发生火灾，防火网上的防火涂层就会受热产生膨胀，这样在较短时间内就能够形成一层堵住防火网的隔热耐火性的防火材料。因此，在呼吸幕墙施工中对水性膨胀型防火涂料进行应用，就能够防止幕墙呼吸腔中的热量与烟气自由流通，进而就会充分发挥阻止火势蔓延以及抑制火势的功能作用。对于此种呼吸幕墙防火封堵系统而言，具有网状结构特点的防火网功能作用不容忽视，而对于水性膨胀型防火涂料而言，其正是实际制造防火网过程中不可缺少的一种膨胀型材料。

（二）在木质防火门上的应用表现

在水性膨胀型防火涂料中加入5%的碳粉，以此将防火涂料调制成银灰色，之后就要将其均匀地涂抹在木质防火门受毁的面积上[5]。如500g/m2的防火涂料涂抹量的干燥时间要保持在3h左右，同时还要将涂料干膜的平均厚度保持在0.25mm。通过将防火门安置在国家建材防火检验中心的竖式炉内，以此种方式为主对防火门自身的耐火性能进行检验，不难发现此种类型的木质门具有2h10min的耐火极限，甚至还会在其表面形成一层比较轻质的挡火层。之后，用具有相似性的方式制备，但是不对木质门受毁的面积涂抹水性膨胀型防火涂料， 并且按照相同的检测依据对其耐火性进行检测，不难发现其耐火极限只有1h30nin。

（三）在厚型钢结构防火涂料上的应用表现

在厚型钢结构防火涂料上均匀地涂抹水性膨胀型防火涂料，并要将其具体的涂抹量控制在200g/m2，且干燥的时间保持为24h;对于涂料干膜的平均厚度而言要保持在0.21mm，而涂料涂层的实际厚度则要保持在27mm[6]。通过开展厚型钢结构防火涂料耐火性能检测实验的方式，对其耐火性能进行检测，发现通过将水性膨胀型防火涂料涂抹在厚型钢结构防火涂料表面的方式，能够有效提升钢结构材料自身的耐火极限。而能够产生此种效果，主要就是因为在高温作用下，水性膨胀型防火涂料就会产生发泡膨胀的现象，进而就会形成一种具有轻质性的挡火层，其充分发挥功能作用，能够适当延缓厚型钢结构防火涂料表面实际承受的热冲击，这样在实际对热量进行传递的过程中，就能够发挥抑制作用，甚至还能够延缓钢结构弯曲变形问题发生的时间。

（四）在防火保险柜上的应用表现

同样是在防火保险柜上表面均匀地对水性膨胀型防火涂料进行涂抹，其具体的涂抹量要控制在400g/m2，将干燥时间控制为3h，在最后在其表面会形成一层有0.20mm平均厚度的干膜。同样是开展耐火性能测试实验，对其实际应用和没有应用水性膨胀型防火涂料的效果进行分析，发现在防火保险柜上涂抹上此种防火涂料，在对其进行1h的试验之后，防火保险柜内部的温度也只有4℃，即可说明水性膨胀型防火涂料在防火保险柜上的应用，具有不可替代的作用。

四、结语

综上所述，随着我国整体发展水平的逐步提升，我国涂料工业发展方向在逐步向绿色环保型、高性能低污染的方向进行转变。水性膨胀型防火涂料能够满足各项使用要求，在降低污染的同时能够保证施工安全，在一定程度上弥补了传统溶剂型防火涂料的各项缺陷，对于落实生态环境保护工作，落实绿色施工，落实安全质量保障工作具有重要意义。水性膨胀型防火涂料凭借自身的使用优势，被大范围应用，为各类工程落实绿色环保施工工作提供了材料支持。

参考文献：

[1]孙娜娜，黎春阳，李国军.水性无机膨胀型防火涂料的制备及性能研究第一部分——影响涂料性能的因素[J].电镀与涂饰，2020，39（16）：1124-1131.

[2]刘梦洋，赵雪娥，安博，赵军，张兰.水性膨胀型防火涂料的低烟化配方设计[J].建筑材料學报，2019，22（05）：737-741.

[3]焦辉军，程皓然，凌芹，杨帆.几种颜填料对水性膨胀型防火涂料耐火性能的影响[J].中国涂料，2018，33（08）：31-35.

[4]吴亚楠.硼酸锌对水性膨胀型防火涂料的抑烟影响规律研究[D].重庆科技学院，2018.

[5]吴平飞，徐永华，陈敏杰，袁斌，何秋华，彭鹤松.水镁石在水性膨胀型钢结构防火涂料中的应用[J].涂层与防护，2020，41（08）：44-48.

[6]李楠，钟圣韬，韩锐，李平立.水性钢结构防火涂料的制备与性能研究[J].消防界（电子版），2019，5（20）：12-13.

作者简介：

王晨光（2000-），男，汉族，浙江舟山人，中国消防救援学院干部培训大队学员五队消防工程系本科大二学员，承担中国消防救援学院大学生创新创业训练计划。

王晋芳（1989-），女，汉族，山西晋城人，毕业于中国人民大学物理化学专业。现任中国消防救援学院基础部共同科目教研室讲师。