水性防火涂料的施工及涂膜缺陷分析

data-full-width-responsive="true"> 0 前 言水性防火涂料是防火涂料的一种，防火涂料作为一种功能性涂料，能有效防止或延缓火势蔓延。防火涂料按阻燃机理不同，可分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料两大类。相比非膨胀型防火涂料，膨胀型防火涂料具有用料省、施工易、表面美观等优点，因此在对美观性有较高要求的场合(高标准建筑市场)如高层建筑、机场航站楼、火车站等得到广泛应用。膨胀型防火涂料按照分散介质的不同分为溶剂型和水性两种，近年来随着人们环保意识的不断增强及水性防火涂料的不断发展，水性防火涂料的性能得到了广泛提升，其质量已经逐渐接近溶剂型防火涂料，譬如通过长可达25 h的中国消防委托检验。国际油漆的水性防火涂料Interchar 1120即是其中的典型代表。1 水性防火涂料的施工水性防火涂料施工具有其自身特点，具体如下：11 施工的环境条件水性防火涂料的干燥过程始终伴有水的挥发，因此适中的温度和良好的通风至关重要。与溶剂型涂料相同，施工时钢材表面温度应至少高于露点温度3 ℃，而大气及底材温度在10～40 ℃时，水性防火涂料的干燥性能达到最佳。湿度对防火涂料的干燥性能同样影响巨大，多数涂料厂家都建议空气的相对湿度应在80%以下。海边潮湿及多雨地区，应配备相应的除湿装置，燃油加热机会产生水汽从而对涂料的干燥及固化产生影响，因此并不建议使用。12 底材处理良好的底材处理是任何涂层发挥作用的前提，水性防火涂料也不例外。所有表面应清洁、干燥、无污染，应打磨焊缝及边角部位形成圆滑的表面，焊渣、飞溅等表面缺陷同样应进行打磨。与溶剂型防火涂料类似，目前主流水性防火涂料厂家都建议首先施工一道底漆，该底漆可以提供整个涂料体系必备的防腐性能，同时它应与防火涂料具有良好的兼容性。底漆和防火涂料生产厂家不同，不仅容易产生兼容性问题，且发生问题之后也很难界定责任，因此一站式服务的涂料厂家(同时提供防火和防腐涂料)得到了市场的青睐。大型涂料厂家如国际油漆甚至会提供通过认可的配套底漆及面漆体系。13 面漆施工水性防火涂料受空气中水汽影响较大，积水和长时间冷凝蒸汽会降低其寿命，甚至导致涂料起泡、失效。施工面漆对防火涂料进行防护(或称之为密封)就变得非常重要。施工面漆之前，防火涂料表面应清洁、干燥，且二者需具有良好的兼容性。14 施工方法机械搅拌可以确保涂料形成均一状态，任何情况下都不能使用手工搅拌，但应避免过度搅拌。过度搅拌会使涂料中夹杂更多的空气，影响涂膜质量。刷涂和辊涂同样适用于水性防火涂料的施工，但是其单道成膜较低，通常来说一般只在小范围区域及修补时采用。此外，压缩空气驱动的无气喷涂泵应做相应修改以适应该涂料的施工，比如：应加装一个过滤装置，以避免外部的污染物进入喷涂泵造成阻塞；去掉任何湿部延长胶头，将吸入管直接连接涂料。目前超薄型防火涂料的厚度均在20 mm左右，因此需要多道施工才能达到目标膜厚。经过上述的涂料施工之后，必须检查涂膜厚度是否符合要求。2 可能出现的涂膜缺陷及原因任何涂料都需要经过恰当的施工，施工不当会发生不同类型的涂膜缺陷，水性防火涂料的涂膜缺陷有其自身的特点。21 开裂水性防火涂料的开裂表现为表面不再平整光滑而是有如图1所示的头发状细小裂纹(hairlinecracking)。过度施工(over application)和施工环境是导致涂膜开裂的两个主要因素。现场的过度施工，容易导致单道涂膜施工超出涂料本身所能承受的最大单道厚度。此时涂膜最外层的涂料逐渐固化，表面涂膜变得致密、坚硬；而处于下层涂料中的溶剂挥发受阻，难以从涂膜中脱离因此造成涂层的开裂。在钢结构边角及接缝处容易因为过度施工而造成涂膜过厚、开裂。施工温度过低也是引起水性防火涂料开裂的一大因素。同时大风天气下施工，涂膜则更易开裂。温度过低时涂膜固化速度降低，硬干时间及覆涂间隔延长，涂层内部的水汽挥发减缓，而大风天气造成表层水分挥发过快，同样引起溶剂挥发受阻而造成开裂。此外，涂料体系不配套也会导致涂膜出现开裂。如在弹性防火涂料表面涂刷普遍非弹性防火涂料，很容易造成面漆开裂和起鼓脱层。发生涂料开裂时一般应将出现弊病的涂膜打磨至新鲜涂层或至底漆，然后重新喷涂施工。应遵循涂料厂家的施工建议，调节喷枪压力、喷嘴尺寸及喷枪距基材的距离，同时应用湿膜卡定期测量涂膜厚度，防止涂层过厚。并且应在不断的施工中逐渐掌握不同厂家涂料的施工技巧，避免问题的重复发生。遇到大风天气则应采取适当措施进行阻挡，防止大风对涂膜固化造成影响。22 流挂水性防火涂料的流挂表现为涂膜表面有条状凸起、有明显的液体流淌的痕迹，如图2所示。同其他类型涂料一样，水性防火涂料有最大施工膜厚的限制，过度喷涂超过该膜厚施工则会引起涂膜流挂。流挂通常发生于钢材的拐角、边角等区域，该部分区域容易导致涂膜的叠加累积而产生过厚涂膜，此外施工技术差(枪嘴离钢板太近)或过度稀释也会导致此种现象的发生。添加过多稀释剂后将会影响涂料的黏度，造成涂料黏度下降，涂膜流动性增强，因而更易发生流挂。发生流挂的区域一般采用动力工具打磨去除流挂涂层，对膜厚不达标部位需要补涂。为了美观，可雾喷一道修平。对施工技术较差的工人，应进行施工培训，掌握合理的施工技巧；对钢材边角应进行预涂施工；同时遵循涂料厂家的意见，以恰当比例进行稀释，避免过度稀释。23 表面油污引起的涂膜下滑涂膜下滑通常表现为部分区域相对于其他涂膜区域的整体向下滑移，如图3所示，涂膜下滑后会产生明显的下滑边界。此种现象通常是由于基材表面含有油污造成的。表面有油脂污染时，会导致水性涂料涂膜张力发生变化，因而在油污表面发生涂膜下滑，下滑区域及现状与油污区域的大小及现状相一致。发生这种情况时，应去掉受损涂膜，对基材除油后进行修补。同时在现场找出污染源，采取相应措施对污染源进行隔绝即可。24 涂膜起泡水性防火涂料的起泡表现同普通涂料一样，表面有涂膜鼓起甚至开裂，可以拿工具把鼓泡挑开。同时涂膜的附着力变差，有块状的脱落。但水性防火涂料的起泡却有其独特特点。水性防火涂料的化学膨胀体系一般由催化剂、成炭剂和发泡剂组成，催化剂一般为中、低聚合度的聚磷酸铵(APP)，成炭剂多为季戊四醇，发泡剂则为三聚氰胺，它们均有一定的吸湿性。以聚磷酸铵为例，聚磷酸铵由于其具有较高的磷、氮含量，较好的热稳定性，受热时可称为强脱水剂，使得许多高聚物生成碳化物，同时生成氨气隔绝和稀释空气中的氧气，起到阻燃、防火的作用，因而作为重要的阻燃剂广泛用于水性防火涂料。但APP在使用过程中存在一些目前难以克服的问题抗渗析性差，易从聚合物表面析出，析出后APP易吸湿而发生水解，从而影响防火涂料的性能。APP的聚合度越高，其耐水性就越强。APP聚合度在200～400时，涂料的耐水性较差，涂料组分易发生相分离和沉淀，导致稳定性下降。选择高聚合度的APP有利于增强防火涂料的耐水性，但目前市场上仍以低聚合度APP为主，这导致水性防火涂料对静水及流水的耐受性较差。一般而言，水性防火涂料施工期间及施工后未做面漆保护情况下，外界高湿度水汽及雨水易对涂膜造成致命影响。图4所示的现场防火涂料起泡脱落现象是由流水或雨水冲刷导致的。涂膜施工后在未做面漆保护的情况下即受到雨水冲刷或水的集聚，因而产生起泡现象。受制于水性防火涂料体系配方，其施工也应注意天气的影响。施工温度宜在10～40 ℃，最高相对湿度小于80%且底材温度高于露点温度3 ℃以上。实际施工时，当天气条件持续恶化，如温度降至10 ℃以下时，应停止施工，否则会有水汽凝结的危险。有条件的情况下，建议在恶劣天气状况时开启环境控制设备如除湿机以便达到良好的施工效果，加速施工效率。即使已经做好面漆的水性防火涂料也应注意避免长期的水汽冷凝及积水出现，以免对防火涂料的防火性能造成影响。已经发生起泡开裂的区域，防火涂料的性能受到影响，应当重新打掉喷涂新的涂料。同时现场施工时应注意天气状况，防止雨水对未固化的涂膜造成影响。已经固化的涂膜也应当免受流水及静水的侵蚀。水性防火涂料目前只适用于室内防火场合，在前期设计时也应注意不要设计用于室外钢结构，以免发生防火涂料早期起泡失效的风险。3 结 语水性防火涂料的开发及应用近几年来得到飞速发展，其防火性能也与溶剂型防火涂料相差无几。而与溶剂型防火涂料不同的是，水性防火涂料受环境中水汽的影响较大，因此常见特有缺陷(起泡、脱落)也与高湿、雨水及静水有关。任何涂料的不当施工都会导致涂膜缺陷的产生。良好的施工技巧及经验非常重要，发生缺陷的涂膜应及时去除，根据具体情况分析原因并避免再次发生。