防火涂料是施涂于某些材料表面,能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延,或提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。燃烧是一种快速的有火焰发生的剧烈的氧化反应,反应非常复杂,燃烧的产生和进行必须同时具备三个条件,即可燃物质、助燃剂(如空气、氧气或氧化剂)和火源(如高温或火焰)。为了阻止燃烧的进行,必须切断燃烧过程中的三要素中的任何一个,例如降低温度、隔绝空气或可燃物。阻燃是对燃烧过程中的一个或多个阶段的阻碍,以迟滞或结束燃烧过程。
1.防火涂料的防火原理
防火涂料的防火原理大致可归纳为以下五点:
⑴防火涂料本身具有难燃性或不燃性,使被保护基材不直接与空气接触,延迟物体着火和减少燃烧的速度。
⑵防火涂料除本身具有难燃性或不燃性外,它还具有较低的导热系数,可以延迟火焰温度向被保护基材的传递。
⑶防火涂料受热分解出不燃惰性气体,冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体,使之不易燃烧或燃烧速度减慢。
⑷含氮的防火涂料受热分解出NO、NH3等基团,与有机游离基化合,中断连锁反应,降低温度。
⑸、膨胀型防火涂料受热膨胀发泡,形成碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体,延迟热量与基材的传递,阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。
从防火涂料阻燃机理区分,防火涂料分为两类:非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂料。
2.非膨胀型防火涂料的阻燃机理
当非膨胀型防火涂料着火时,涂料的体积基本不变。阻燃效果主要通过以下方式发挥作用:
(1)涂料本身是耐火的或不可燃的,可以延缓火焰的蔓延。
(2)在高温或火焰的作用下,涂层会分解各种不可燃气体(如氨、氯化氢、二氧化碳和水蒸气等)。它可以稀释被保护木材热分解形成的可燃气体和氧气的浓度。从而有效防止或延缓木材的燃烧过程。
(3)在高温或火焰的作用下,涂层可形成一层不燃的低导热无机釉保护层。覆盖在保护木材的表面,隔绝基材与氧气的接触,从而避免或减少燃烧反应的发生。在一定时间内具有一定的阻燃和隔热效果。
非膨胀型防火涂料其涂层组成物质相对稳定,防火效能保持较好,且能够实现较长的耐火时间。然而,与膨胀型防火涂料相比,非膨胀型防火涂料从涂料用量或涂层厚度分析,其隔热效率不高,应用成本大;同时,由于涂层外表呈街面状态,装饰效果差。
3.膨胀型防火涂料的阻燃机理。
膨胀型防火涂料涂层受到火焰或高温影响时,涂层开始软化和分解。脱水剂释放有机酸,炭化剂醋化,然后成碳层脱水和碳化。形成的水蒸气和一些不可燃气体促使成碳层膨胀,形成致密的膨胀碳化层,其中含有许多小的封闭空隙,使导热系数明显降低,接近空气的导热系数。正是由于碳层厚度的增加和导热系数的明显降低。使得通过膨胀碳层传递给基材的热量只有原来的十分之一甚至百分之一,起到良好的隔热阻燃效果。
膨胀型防火涂料涂一般层涂层薄,单位用量少,隔热阻燃效果好;应用和施涂方便,成本效益高。特别是无颗的膨胀型防火涂料表面光滑,装饰效果佳。然而,由于防火机理和应用场景的**,难以达到很高的耐火极限;同时,其涂层物质成分稳定性不好,而火性能的持久性有待于进一步研究考察;另外,其耐水性、耐酸、碱、盐雾和耐紫外线性也不及于非膨胀型防火涂料。