钢结构防火涂料防火性能评价方法及产品质量安全风险分析

钢结构防火涂料防火性能评价方法及产
品质量安全风险分析
摘要：钢结构防火涂料是一种由基体树脂、成碳剂、催化剂、发泡剂组成的
涂覆于钢结构表面，起提高钢结构耐火性能的涂料。

由于其防火隔热性能好、施
工便捷等优点，广泛应用于钢结构的保护。

目前，国内钢结构防火涂料的市场需
求每年在2万吨以上，累计使用钢结构防火涂料已达20余万吨，保护面积数百
万平方米；其生产和施工涉及的单位超2000余家。

通过了解钢结构防火涂料的
防火机理、防火性能的检测方法，对其在使用过程中的安全问题进行风险分析，
对综合评价钢结构防火涂料的防火性能提出了建议。

关键词：钢结构防火涂料；防火性能；评价方法；产品质量；安全风险；分
析
引言
防火涂料指用于装修材料表层、组织燃烧的材料，提升装修材料自身的防火
性能，是被公认的一种建筑材料。

随着科技水平的进步，防火涂料也由传统的溶
剂型转变为膨胀型的材料，且随着建筑行业的发展，对防火涂料的需求量也持续
上升。

在建筑行业中，防火涂料一般可以分为钢结构、饰面型、电缆以及预应力
混凝土楼板等，其中常见的防火涂料可以分为有机型防火涂料、无机型防火涂料、结合型防火涂料以及纳米复合型防火涂料等。

由于地下建筑各种条件和因素的限制，对防火涂料也有更高的要求，常用的有钢结构防火涂料和饰面型防火涂料。

市场上的结合型防火涂料在价格以及性能方面优势较为突出，属于一种环保型的
防火涂料。

在应用防火涂料的过程中，需要结合地下建筑的实际需求进行合理选择。

1膨胀型防火涂料
一体化膨胀型防火涂料是采用共聚、接枝、交联等方式将含磷化合物引入到
聚合物分子链中，既可以保留树脂优良的理化性能，又达到了防火阻燃的目的。

张胜等采用磷酸类物质与尿素反应得到聚磷酸铵，并与二乙醇胺改性后的环氧树
脂反应，合成了三源一体的聚磷酸铵酯阻燃剂（BAPPE），再与MUF共混得到透
明防火涂料，其耐燃时间为60min。

BAPPE有利于形成致密的炭层结构，降低了
烟气和热量的释放，提高了涂层的耐火性能。

刘雪莲等将自制的淀粉聚磷酸铵酯（s-APPE）阻燃剂与MUF复配得到透明防火涂料。

s-APPE阻燃剂中含有大量的C、N、P元素，“三源”可协同作用，大大提高了膨胀阻燃效率，当s-APPE添加量
为66.7%时，耐燃时间为86min。

通过对膨胀型防火涂料几种阻燃剂加热老化性
能的研究，发现促使防火涂料涂层在长期高温环境下防火性能下降的主要原因是
氯化石蜡和三聚氰胺两种阻燃剂在长期高温化境下结构和性质发生改变所致。

膨
胀型防火涂料作为最高效的防火阻燃材料应用日趋广泛，建议研究人员在追求其
防火的高性能外，也应该注意作为涂料产品其在耐环境老化方面的性能，特别是
在高热、高湿环境下使用时的防火性能下降问题，以保证防火设计的可靠性。

2透明防火涂料的应用
透明防火涂料既能有效阻止火灾的发生、蔓延，还能够保持基材原有的纹理
和色泽，被用于古建筑、现代建筑和高档家具等领域木质材料的阻燃防火保护。

透明防火涂料主要由成膜聚合物、阻燃剂、助溶剂和填料组成。

阻燃剂是防火涂
料能起到防火作用的关键组分。

磷系阻燃剂由于具有良好的热稳定性、少的烟气
释放、良好的相容性、较高的阻燃效率等优点，引起了透明防火涂料研究者们的
广泛关注。

（1）开发多功能、高性能的集膨胀阻燃体系的酸源、碳源和气源于
一体的磷系阻燃剂用于透明防火涂料是目前透明防火涂料的重要发展趋势之一。

（2）开发低毒或无毒、成本低、节能、储存稳定性好的新型有机无机复合型磷
系阻燃剂用于透明防火涂料，兼具有机阻燃剂和无机阻燃剂的优点。

（3）透明
防火涂料耐候型较差，需要深入分析涂层失效理论，研制耐候型较好的透明防火
涂料。

（4）目前，对透明防火涂层膨胀成炭的理论研究还不够深入，需要结合
热解动力学、膨胀动力学和炭层演化动力学等方面对炭层的质量、强度、泡孔的
结构深入进行理论研究和制备工艺优化，把握结构和性能的关系，实现膨胀炭层
可控并兼顾涂料透明性等理化性能，以获得综合性能较为理想的透明防火涂料。

3钛白粉的应用
钛白粉表面经过包膜处理后，可以提高其耐候性、分散性、光泽度及化学稳
定性。

选用金红石型（R型）钛白粉，它具有较低的吸油量，特殊的表面处理后
其在水性体系中润湿分散性更佳，涂层附着力最强，最为致密，耐水性最好。

海
泡石的层链状结构及陶瓷纤维的线状结构，使膨胀的炭层形成连续固相骨架，而
气相则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中。

这种特殊的结构使炭层能经受火焰
和气流的冲击，提高了中长期防火隔热效果。

4磷-氮阻燃剂的应用
磷-氮阻燃剂具有气相阻燃和凝聚相阻燃双重作用，是实现无卤环保阻燃的
研究方向之一。

磷-氮阻燃剂热解生成PO·自由基，可抑制H·及HO·自由基，
在气相区抑制燃烧连锁反应。

磷-氮阻燃剂在受热时会释放出N2和NH3等不燃气体，达到稀释氧气浓度和促进涂层表面形成泡沫炭层的目的。

常用的磷-氮阻燃
剂有聚磷酸铵、磷酸脒基脲等。

聚磷酸铵作为一种磷-氮阻燃剂，既可作为酸源
催化材料脱水成炭，又可作为气源分解产生不燃气体，促进膨胀炭层的形成，提
高阻燃效果。

王建等以脲醛树脂为基料树脂，用硅类、脂类等物质对聚磷酸铵进
行物理包覆，制备出透明防火涂料。

测试结果表明，涂敷了该涂料的木板基材防
火等级可达到B1级，在水中浸泡24h后漆膜无起泡、脱落等现象。

5钢结构防火涂料防火性能的风险监测建议及措施
1）落实企业产品质量主体责任，加强质量监管力度。

由于目前钢结构防火
涂料取消了强制性产品认证，因此相关部门的监督显得更为重要。

通过产业政策
引导和对企业的产品质量安全教育，引导企业合理设计，提升产品质量。

2）加
强技术引导，开展行业技术交流，提升企业技术能力。

3）对施工现场进行严查，保证施工过程的规范性，施工工艺的不同，对防火性能的影响极大。

此外，加强
施工过程中的抽检，防止掺入杂物和假冒伪劣产品。

4）规范验收，在消防工程
建设结束时，严查防火涂料的使用情况，对其相关检测报告、采购合同、发票等
资料进行严查，保证其使用的材料符合相关规范。

5）使用过程中因意维护保养，由于防火涂料在使用过程中，受到环境的影响，可能会导致涂料老化、失效、脱
落等，这种老化现象会造成防火涂料防火性能急剧下降。

因此，一旦出现这种情况，应及时维护，保证其防火性能。

结束语
现代新型防火材料，以其涂层厚度小，防火效率高的特点受到国内外建筑业
的青睐，特别是在钢结构建筑的防火保护中使用更为广泛。

防火涂料在常温环境
下与普通装饰涂料无明显差别，具有一定的防腐蚀和装饰作用，但在火灾来临时，涂层会迅速响应，膨胀形成原涂层几十至几百倍的隔热碳层，可以为基材提供几
个小时的防火保护。

目前研究人员主要将注意力集中在如何提高防火性能、降低
涂层厚度等方面，却忽视了膨胀型防火涂料由于成分特殊，在一定温度、湿度等
环境下防火性能的衰减及使用寿命等问题，还需要进一步研究。

参考文献
[1]郭亚飞.钢结构防火涂料施工质量控制的探讨[J].山西建
筑,2017,43(31):192-193.
[2]贾福兴.建筑钢结构防火涂料的涂装保护与质量控制[A].中国建筑金属结
构协会钢结构专家委员会.装配式钢结构建筑技术研究及应用[C].:中国建筑金属
结构协会,2017:5.
[3]田光超.建筑防火涂料中有毒有害物质的检测方法[J].化工管
理,2017(07):86.
[4]陈克钧.钢结构的防火保护和防火涂料的消防监督[J].消防界(电子
版),2016(04):44.
[5]鉴别防火涂料性能的简单方法[J].福建建材,2015(09):20.。