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由火灾事故浅析钢结构防火涂料的防火机理
时间：2013-04-16 09:55:13 点击量：
随着城市人口的密集化、住宅建筑的高层化和新型建材的广泛使用，引起火灾的可能性不断增加，火灾事故对人民生命财产的危害已成为城市灾害的主要威胁之一。近年来全国各地频频发生的火灾事故，造成大量人员伤亡和财产损失，令人触目惊心。
建筑物的起火原因十分复杂。一般来说，绝对杜绝火灾的发生十分困难。火灾一旦发生后，阻止火势的迅速蔓延，组织抢救使人们有足够的时间离开火场，对缩小灾害范围，避免人员财产的重大损失具有更重要的现实意义。防火涂料就是起到这样一种防护性作用的材料。
防火涂料是一种涂覆在材料表面上，具有隔热、防燃、阻燃功能，并能有效延缓火势的发展、阻止火焰蔓延，对基材起到保护作用的特种涂料。是目前广泛应用的消防产品，根据保护对象的不同主要包括钢结构防火涂料、电缆防火涂料、饰面型防火涂料、以及隧道防火涂料。防火涂料的主要组成包括成膜树脂、阻燃体系、溶剂体系及添加剂，其中起阻燃效果的是阻燃体系，其阻燃及防火机理主要包括无机隔热、热膨胀、隔热及热膨胀符合作用三种，这里我们主要分析钢结构防火涂料的阻燃机理。
从严格意义上来讲，所有的防火涂料都可归纳为膨胀型和非膨胀型防火涂料。
1、膨胀型防火涂料的膨胀发泡机理
膨胀型防火涂料的防火效果主要是由以下几点因素所控制：
绝热效果，利用膨胀炭层，阻止热量传递；
膨胀吸热，涂膜在高温下发生软化熔融蒸发膨胀及碳源的分解吸收了大量的热；
隔绝氧气，膨胀炭层形成覆盖作用；
稀释空气中氧气的浓度，不燃气体释出。
目前膨胀型防火涂料又分为有机型和无机型。
（1）有机膨胀型防火涂料的主要作用机理 膨胀型防火涂料中通常含有：
a.脱水成炭催化剂（酸源），一般指无机酸或能在燃烧加热时生成酸的物质，如磷酸、硫酸、硼酸及磷酸酯等物质，释放出的无机酸要求沸点高，而氧化性不太强；
b.成炭剂（碳源），一般是含碳丰富的多羟基化合物，可以单独或在催化剂作用下脱水成炭，如季戊四醇以及多乙二醇和酚醛树脂等；
c.发泡剂（气源），一般指含氮的多碳化合物，在受热条件下释放出惰性气体，如三聚氰胺、尿素、双氰胺、聚酰胺、脲醛树脂等。
（2）无机膨胀型防火涂料的主要作用机理
有机型膨胀阻燃体系具有涂层美观、附着力好等特点，但其阻火时易产生烟雾和不同程度的放出毒性气体，成本也较高，于是以硅酸盐为主体的无机膨胀型防火涂料便应运而生。无机膨胀阻燃涂料阻火时具有如下特点：
a.阻火时不产生毒性气体和烟雾；
b.产生的硅酸盐泡沫状隔热层强度高，能有效的抵抗火焰热流的冲击作用，阻火性能比较突出；
c.以水玻璃、无机矿等为原料，成本低，原料来源广，易于制备；
d.生产、使用过程无污染。
（3）有机、无机复合膨胀型防火涂料的防火作用机理
无机材料作为主要成膜物质的防火涂料，其阻燃性优于有机防火涂料，但其耐水性等物理性能较差，如果能将二者结合起来，就可得到性能优良的有机、无机复合型防火涂料。
2、非膨胀型防火涂料的防火隔热原理
非膨胀型防火涂料遇火时涂层基本上不发生体积变化，形成釉状熔融保护层。它能起隔绝氧气的作用，是氧气不能与被保护的易燃基材接触，从而避免或降低燃烧反应。继续加热，粘稠涂层脱水并与其它填料的高温凝聚相产物仪器形成隔氧的釉状涂层。其作用原理有以下几个方面：
（1）吸热降低基材温度
防火涂料在受热时，由于涂料体系中的阻燃剂发生分解吸热反应，使基材温度延缓上升，起到延缓和组织可燃基材燃烧或性能下降的作用。
（2）燃烧连锁反应的抑制、终止
防火涂料中添加的卤素阻燃剂、卤-锑协同阻燃剂主要是通过在气相中使燃烧中断或延缓链式燃烧反应而发挥阻燃作用，有机磷系阻燃剂除符合凝聚相阻燃机理外，也可在气相抑制燃烧的连锁反应。
（3）惰性气体的覆盖、稀释作用
不同的阻燃剂其阻燃剂里可能是不同的，同一种阻燃剂往往是通过一种或多种阻燃效应同时在起作用。阻燃剂在发挥上述阻燃作用的同时，还不同程度的存在惰性气体的覆盖、稀释作用。
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