data-full-width-responsive="true"> 膨胀型防火涂料研制及阻燃机理研究进展史记1，于柏秋1，安玉良2（1辽宁省本溪市消防支队，辽宁本溪117000；2沈阳理工大学材料学院，辽宁沈阳110159）前言防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。作为一种功能性建筑涂料，防火涂料也是由基料、颜料、填料和助剂等组成的。防火涂料一般分为非膨胀型（也称普通防火涂料）和膨胀型（也称发泡型）防火涂料，由于这两种防火涂料的防火助剂和防火机理的不同，
它们的应用行业和范围也有着较大的差别。这里对膨胀型防火涂料的研究现状和阻燃机理进行简单的归纳和总结。1 膨胀型防火涂料的研究进展在膨胀型防火体系的研究方面，基本上形成了P- C- N 体系，防火涂料中阻燃剂的研究和应用已经从20 世纪60 年代的非膨胀型阻燃剂向膨胀型防火阻燃体系过渡，并进入了稳步的发展阶段[1 ]。膨胀型防火涂料中所使用的防火阻燃体系，根据其机能可分为以下三部分: 即脱水催化剂、碳化剂和发泡剂。（1）脱水催化剂：它是膨胀型防火涂料的关键组分，其主要功用是促进和改变涂层热分解的进程，促进形成不易燃的三维空间炭质层结构，减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮的量；促进产生不燃性气体反应的发生。以前曾经采用磷酸氢二铵和磷酸二氢铵作为脱水催化剂，但由于它们具有较高的水溶性和较低的热稳定性，后期被淘汰掉，现在多采用聚磷酸铵（APP）[ 2 ]、磷酸铵镁和磷酸三聚氰胺（MP）[ 3 ]，这些物质受热分解产生磷酸而对多元醇进行脱水。（2）碳化剂：碳化剂是涂层遇到火焰或高温条件下形成炭质层的基础物质，对炭质层起着骨架作用[4 ]。碳化剂的有效性，主要决定于它的碳含量和羟基的数目。碳化剂中碳链的量决定其炭化速度，而羟基含量决定其脱水和成泡速度。（3）发泡剂：这类物质遇火受热分解放出不燃性气体（如HCl、NH3、H2O 等），使涂层发生膨胀形成海绵状多孔泡沫层[ 5 ]。常用的发泡剂有:三聚氰胺、双氰胺、氯化石蜡、硼酸铵、三聚氰胺- 甲醛树脂、氰二酞胺等，配方中采用两种或多种发泡剂并用，效果较好。对于特定的体系，有时并不需要3 个组分同时存在，此时聚合物本身可以充当其中的某一要素。由于具有膨胀产生多孔泡沫层的特性，故可广泛用于木材、塑料等易燃基材的保护，亦可用于钢材的保护，防止钢材由于受热和火焰的作用导致其强度减弱。1926 年世界上第一个防火涂料问世，以后随着阻燃剂的发展，防火涂料从非膨胀型发展到膨胀型[6]。非膨胀型防火涂料一般由难燃性有机树脂（往往含有卤素、氮、磷等元素）、防火添加剂（即阻燃剂）和无机防火填料等组成，这些组分都起到不同程度的防火作用，对金属、混凝土等不燃性基材及某些基材的隐蔽处大多采用非膨胀型防火涂料，主要使用三氧化二锑、硼酸盐、改性偏硼酸钡、硅石等阻燃剂。而膨胀型防火涂料则往往采用多种阻燃剂复合而成。1938 年Trmnal 第一次提出膨胀型防火涂料的的配方，即以磷酸二氢铵为脱水催化剂，甲醛为碳化剂，二氰二胺为发泡剂[7 ]。1948 年Tony S 提出了典型的膨胀型防火涂料的配方，其膨胀阻燃体系为:多聚甲醛、磷酸二氢铵、尿素、淀粉等[8 ]。1952 年Le Bras 通过研究采用难溶性的聚磷酰胺，代替上述可溶性的磷酸二氢铵和磷酸氢二铵[ 9 ]。1953 年Juda 和Altman 通过对磷酸三聚氰胺的性能研究，发现了它在高温时的阻燃性。不久Schartz 和Pierrehumert 在此基础上发表了含磷酸三聚氰胺的膨胀型防火涂料的配方[10 ]。因此在20 世纪60 年代中期的膨胀型防火涂料出现了磷酸二氢铵/ 磷酸氢二铵系统和磷酸三聚氰胺系统共存的局面1965 年，美国Monsanto 公司和Vandersall 实验室把聚磷酸铵引进到防火涂料的配方中，获得了耐洗刷、成膜性好等效果[11 ]。到20 世纪70 年代中期，膨胀型防火涂料已发展成三大系统:即磷酸二氢铵/磷酸氢二铵系统（AP）、磷酸三聚氰胺系统（MP）和聚磷酸铵系统（APP）。在推广使用上，后两者占一定的优势。国内对其研究起步较晚，从20 世纪80 年代初期，由于石油危机的冲击，阻燃剂和防火涂料的生产都受到能源短缺、原材料涨价、环境污染和三废公害等条件的制约，因此对以后开发新产品提出了提高涂膜质量（Excellence of finish）、方便施工（Easy ofapplication）、节省资源（Economics）、节省能源（Energysaving）和适应环境（Ecology）等5E原则[ 12 ]。为此，四川消防所首先研制成膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料，采用磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇为主要防火阻燃剂，该产品的研制成功，填补了国内防火涂料的空白[ 13 ]；20 世纪90 年代中期，
他们研制成E60- 1 膨胀型无机防火涂料，采用的基料为磷酸与氢氧化铝反应后的产物磷酸铝盐，阻燃剂为由三氯乙基磷酸酯、三聚氰胺和滑石粉等构成的复合阻燃剂，其防火性能达一级；继而又研制出B60- 2 膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料，采用混合乳液为基料，含磷- 氮- 碳（P- N- C）的化合物作为膨胀阻燃剂，该涂料的防火性能达一级；此外，他们还研制出PC60- l 膨胀型乳胶防火涂料、E60- 2 型和AE60- 1型无机透明防火涂料以及A60- 1 改性氨基膨胀型防火涂料等多个新品种。近些年，很多单位也相继开展防火涂料的研究[14]。如广州制漆厂的B60- 70 膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料和J60- 71 膨胀型氯化橡胶防火涂料，天津消防科研所的FSF- l 水性膨胀型防火涂料，上海奇邦涂料公司的A60- 31 改性氨基膨胀型防火涂料，上海消防科研所的室温快干A60- KG 新型氨基膨胀型防火涂料，C60- 44 型和F60- 9 膨胀型防火涂料、HD- 1膨胀型防火涂料、A60- 501 饰面型防火涂料、A60- 506 膨胀型透明防火涂料等。近年来，也有不少单位如北京理工大学、天津灯塔涂料股份有限公司、天津消防所、四川消防所及外国公司在我国申请了防火涂料的专利[15 ]。
