摘要：采用环氧树脂、聚酯树脂、环氧固化剂、阻燃剂（三 聚氰胺、季戌四醇等）等研制出一种钢结构用防火粉末涂料。 通过测试涂料的耐火时间、涂层千密度、膨胀倍率等性能以及 耐火时间的对比，对该防火粉末涂料配方进行了 3次改进，最 终得到的防火涂料耐火时间达到了 54 min,防火能力接近国际 先进产品的水平。该涂料不含有机溶剂，不需涂装防腐底漆， 具有良好的应用和发展前景。

 

关键词：防火涂料；粉末涂料；钢结构件；防火性能；耐火时间 

 

i前言

 

防火粉末涂料是一种新型防火涂料产品，是上世 纪70年代发展起来的粉末涂料及涂装技术，具有节省 能源，减少污染，工艺简单易行，涂层机械性能优异， 粉末近100%利用等优点，已成为世界公认的环保节能 产品和涂料发展方向。防火粉末涂料同样具有粉末涂

收稿日期：2007-09-20 修回日期：20074)9-27 作者简介：晁兵（1967-),男，江苏徐州人，1989年毕、Ik于四川大学 化学系，高级工程师，现任徐州正菱涂装有限公司总经理。

料的众多优点，并克服了液体防火涂料存在的多遍施 工（47遍，甚至更多遍）、施工难度大、周期长、 施工费用高等显著问题。

 

目前一些粉末涂料厂家推出了阻燃粉末涂料产 品，涂装到电器设备上，防止火焰点燃，阻止火焰蔓 延，以保证电器安全可靠和使用稳定。但其耐火极限 则远达不到钢结构防火涂料产品国家标准1 h以上的 要求。2004年底我们对此产品进行立项研发，并取得 了良好进展[1]，经过进一步改进，现有的防火粉末涂料 产品已完全能够满足钢结构的防火技术要求。

 

2设计与改进原理

 

一般超薄膨胀型防火涂料有4个基本成分：成膜

 

剂或粘结剂——形成涂层最基本的成分；酸源--般

 

为加热时能释放出无机酸的盐类物质，它是成炭发泡 层形成的催化剂或阻燃剂；碳源——碳化剂，一般为 富含羟基的化合物，它在酸的催化作用下失水而碳化， 为发泡层提供碳质骨架，使发泡层形成一个疏松的结

 

构；气源--般为含氮的化合物，这类物质在一定温

 

度下分解放出n2、nh3、NOi等气体，起发泡剂作用。 上述4个基本成分必须在温度、时间、速度方面协同 一致，才能产生较好的阻火隔热的效果。首先是涂层 受火软化或熔融，发泡剂分解放出气体，气体的逸出 使变软的涂层鼓泡膨胀，体积增大而产生厚厚的碳化 发泡层，从而形成绝热隔热层。

 

与液体涂料相比，粉末涂料具有特殊的生产及涂 装施工工艺。粉末涂料将各种固体物料高速预混后进 行熔融挤出，再破碎磨粉分级得到成品，涂装施工则 采用静电喷涂的方法将粉末吸附在表面处理后的钢铁 构件上，最终高温固化成膜形成保护涂层。粉末涂料 挤出生产的温度在90130 °C，其涂层固化温度在 160200 °C,而工件温度可能要达到200220 °C,因 此防火粉末涂料中使用的阻燃材料体系必须在200 °C 甚至220 °C时保持理化性能的稳定。在初期研究中， 选用环氧类树脂为主要成膜基料，采用膨胀体系，直

 

背面温度随燃烧加热时间延长而不断升高变化的情

 

况。按照测试系统的设计，测试样板背温达到600 °C

 

时即示意涂层阻燃达到耐火极限，失去耐火能力，也

 

就是到达测试终点，燃烧炉即停止加热，燃烧室及样

 

板开始自然降温，样板温度降到室温后，取出测试燃

 

烧层有关性能。

 

从图1中可以看出，测试样板的背温升高速度较

 

快，33 min背温即达到测量限制600 °C。测试过程发

 

现涂层开始膨胀，反应的温度比较高，体系在火场中

 

有燃烧倾向，放热并产生浓烟，膨胀倍率稍低等。

 

虽然与国内现有防火产品相比[2](见图2、3),

 

防火粉末涂料样品1已具有同等的防火性能，但与国

 

际先进水平相比还有较大距离[2](见图4)。

根据第一次测试发现的问题，我们有针对性地调节 了树脂基料及各种阻燃材料的用量(配方见表1配方II), 做样制板后，2007年3月到北航进行了再次测试。测试 结果见表2配方II，炉温、背温-时间曲线见图5。

 

图S配方2样品炉温、背温-时间曲

 

再次的测试结果表明，样品2在涂层干密度、膨 胀倍率方面得到了显著改进效果，但耐火时间仍较短。 为进一步提高涂层的耐火性能，我们针对北航测试系 统的火场实际要求，结合改进取得的良好方向，继续 调整阻燃防火系统，改善涂层流平及燃时膨胀效果， 2007年5月又在北航进行了第3次测试（配方见表1 配方III)。

 

3.3第三次检测

 

测试结果见表2配方III，样品的炉温、背温-时间 曲线图见图6。从表2及图6中可以看到，样品3的涂 层有效防火时间、膨胀倍率都有了显著提高，样品的 防火性能已达到国家标准要求[3]。从图6与图4的背温 升高曲线对比来看，配方III样品的耐火时间达到了 54 min,接近4KS的57min，说明改进后样品的防火 能力已接近国际先进产品的水平。

图6配方III样品炉温、背温-时间曲线

 

测试过程中发现样品3还存在闪燃现象，整个涂 层体系在火场中可观察到放热反应，燃后涂层也有轻 微下垂现象，这些问题还需要在以后的应用研究中作 进一步的改进提高。

 

4结语

 

采用环氧树脂，聚酯树脂，环氧固化剂，催化剂， 成碳剂，发泡剂，膨胀助剂，抑烟剂，增韧剂，流平 齐U,脱气剂，流动剂，颜填料等成分试验研制出的防 火粉末涂料，具有较好的防火阻燃性能，能满足国家 相关标准的要求，经过进一步的改进提高，目前已达 到国际先进产品的防火水平。该钢结构防火粉末涂料 不含有机溶剂，不需涂装防腐底漆，一次涂装即可达 到涂层防火厚度要求，具有良好的应用和发展前景。 参考文献：