概括
防火涂料是一种有效的阻燃剂，在日常生活中应用十分广泛。虽然我国对防火涂料的研究起步较晚，但发展迅速。本文简要介绍了我国防火涂料行业膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料的研究现状，并对未来防火涂料的发展趋势进行了预测。
关键词：防火涂料；膨胀型防火涂料；非膨胀型防火涂料；研究现状；发展趋势
在历史的长河中四川钢结构防火涂料，火对人类文明的进步起到了重要作用，然而火是一把双刃剑，它既可以造福人类，也可以给人类带来巨大的灾难。
我国改革开放以来，各行各业发展迅速，高层、超高层建筑如雨后春笋般涌现，各种新型材料也层出不穷。同时，大量应用的化学建筑材料易燃，日益增多的钢结构建筑耐热性低，常用的混凝土材料不耐火，埋下了巨大的火灾隐患。应用防火涂料是预防和制止火灾发生和发展的有效手段之一。基于此，大力推广和使用防火涂料，一旦发生火灾事故，火势无法蔓延，消失得无影无踪，对减少和杜绝火灾事故具有重要意义。目前，防火涂料被广泛应用于提高工程建筑、古建筑及文物古迹、船舶、隧道、交通、军工、化工、电信等领域的抗灾能力。
1、防火涂料的作用及机理
防火涂料又称难燃材料，是涂敷于物体表面，起阻止火灾、阻止火势蔓延、隔离火源、延长基材着火时间或增加隔热性能以延缓结构破坏作用的一类涂料。因此，涂敷防火涂料是预防和制止火灾的必要手段。
1.1防火涂料的作用
防火涂料的作用在于，涂装在可燃基材上，除了具有与普通装饰涂料一样的装饰、防腐、延长被保护材料的使用寿命外，首先，当遇到火焰或热辐射时，防火涂料会迅速发生物理化学变化，隔绝热量，阻止火焰蔓延，起到阻燃作用；其次，涂装在构件表面，除了具有防锈、耐酸碱、耐盐雾等功能外，遇火时还能隔绝热量，降低构件表面温度，起到防火作用。防火涂料的防火效果只在一定时间内起作用，为灭火工作争取了时间。
1.2防火涂料的分类及作用机理
按其防火机理可分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料两大类，后者又分为阻燃型防火涂料（一般为有机涂料）和非燃型防火涂料（无机涂料）；按其用途可分为装饰性防火涂料、钢结构防火涂料、电缆防火涂料、混凝土结构防火涂料等。
下面简单介绍膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料的防火机理。
1.2.1膨胀型防火涂料
膨胀型防火涂料的概念最早由Tramm于1937年提出四川钢结构防火涂料，他以氰化二铵为膨胀发泡剂，磷酸二铵为催化剂，制备出膨胀型防火涂料。聚合物基膨胀型防火涂料除少量催化剂和添加的发泡剂为无机材料外，主要成分为有机物[1]。
膨胀型防火材料在火焰或高温作用下，会膨胀发泡，形成泡沫隔热层，将受保护的基材密封，防止基材着火。另一方面，涂层的软化、熔融、蒸发、膨胀等物理变化和聚合物、填料等成分的分解、降解、结合等化学变化，也能吸收大量的热能，抵消掉外界作用于物体的部分热量，从而对基材起到保护作用。而且，涂层在高温下分解产生的不燃气体，能稀释有机物热分解产生的可燃气体或氧气的浓度，从而起到抑制燃烧的作用。
1.2.2非膨胀型防火涂料
非膨胀型防火涂料发挥防火作用主要通过以下三个途径：首先，涂层本身具有阻燃性或不燃性，可以起到隔离作用；其次，涂层遇火时分解为不燃惰性气体，稀释了被保护基材分解出的可燃气体和空气中的氧气，抑制了燃烧；最后，在火焰或高温条件下，形成一层不燃的无机“釉膜层”，釉膜层结构致密，能有效隔离氧气。
2我国防火涂料发展现状
防火涂料的发展历史悠久，早在古罗马时期，人们就开始用醋和粘土浆涂抹在木材上，使木材具有阻燃性。近代则将灰泥、石膏、水泥等加水搅拌，涂抹在建筑物表面，使建筑物隔热防火。[3]后来有人仔细观察蛇被烧时的变化，蛇体膨胀、喘气冒泡，蛇身蜷缩，而内脏则得到一定的保护。受此启发，发明了以汽油、二甲苯为有机溶剂的膨胀型防火涂料。20世纪30年代，已出现了以水玻璃为黏合剂、矿粉为填料的无机防火涂料。我国防火涂料的发展比国外工业发达国家晚了15～20年，起步虽晚，但发展很快。 现代防火涂料的研究和应用始于20世纪50年代末，即开始研制以硅酸盐为主、溶剂型为主的新型防火涂料的工作。20世纪70年代末，公安部四川消防研究所开始进行防火涂料的研究，先是研制出膨胀型全氯乙烯防火涂料，后来又研制出膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料。从20世纪80年代中期开始，公安部四川消防科学研究所牵头研制LG钢结构防火涂料，并与北京建材消防公司联合研制出LG钢结构膨胀型防火涂料。[4]1990年以来，防火涂料发展迅速，防火涂料的产量和品种数量大幅度增加，全国注册的生产厂家不下百家。 在品种类型、技术性能、应用效果、标准化程度等方面已接近或达到国际先进水平。
2.1膨胀型防火涂料
2.1.1钢结构防火涂料
近年来，钢结构在建筑行业中得到广泛的应用，但建筑材料中钢材的耐火性能较差，且随着温度的升高，机械强度降低，同时钢材的力学性能也迅速下降，很快就会失去支撑能力，导致建筑物倒塌。因此，采用防火涂料保护建筑钢结构免遭火灾是一种切实可行、经济实惠的方法。在建筑钢结构的防火保护中，应用前景最好的是膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料有薄涂型（涂层厚度为3～7mm）和超薄型（涂层厚度为100～200mm）两种。最早开发的防火涂料主要成分是无机材料。除了少量的催化剂和添加的发泡剂等属于无机材料外，聚合物基膨胀型防火涂料的主要成分都是有机物。 近年来研究最多的体系是CNP阻燃体系，该类体系的聚合物基料一般为改性丙烯酸树脂、改性高氯化聚乙烯树脂等。
以及改性氨基树脂等[5]以该类聚合物为基料的涂料可具有良好的装饰性、耐候性和耐腐蚀性。无机填料对膨胀型钢结构防火涂料耐火性能的提高研究主要集中在可膨胀石墨和纳米无机填料两个方面。[3]防火涂料在钢材表面附着力好，耐候性优良，燃烧后发泡层为致密的微孔泡沫结构。
环氧树脂是环氧膨胀型防火涂料的成膜材料，环氧树脂固化后具有优异的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性及良好的电绝缘性，因此用其制备的防火涂料具有优异的附着力、耐腐蚀性和机械强度。[6]由于环氧树脂防火涂料具有优异的密封性，阻燃成分不会迁移到涂层表面，因此其防火性能受时间和环境的影响较小，特别是发生爆炸后，环氧树脂防火涂料能保持完好并与基材紧密粘结，与传统膨胀型防火涂料相比，更适用于海上石油平台、油田、炼油厂和石化厂等场所。
水性超薄型膨胀型钢结构防火涂料是近年来发展起来的一种新材料。水性超薄型膨胀型钢结构防火涂料是指涂膜厚度不大于3mm、以水为分散介质的钢结构防火涂料。它的成膜物质可以是有机高分子树脂，一般为乳液形式，加入发泡剂、阻燃剂、碳源、酸源及其他填料组成防火体系。遇火时能形成均匀致密的蜂窝状或海绵状炭泡沫层，对钢材有良好的防火效果。[7]秦文清作了详细的论述，介绍了国内外水性钢结构防火涂料的研究现状[8]。王国建等[9]对水性钢结构防火涂料进行了系统的研究，并进行了系统的研究。 制备了有机硅氧烷乳液与自交联纯丙烯酸乳液的混合乳液，并以其为基料，聚磷酸铵、三聚氰胺为发泡剂，钛白粉为填料，制备了水性超薄型膨胀型钢结构防火涂料。
2.1.2表面防火涂层
装饰性膨胀型防火涂料分为溶剂型和水性两大类，两大类所用的防火剂组分基本相同，区别在于成膜物质。溶剂型防火涂料的成膜物质一般采用氯化橡胶、过氯乙烯、氨基树脂等，用量为200#溶剂汽油等；水性防火涂料的成膜物质一般采用乙烯-偏氯乙烯乳液等，以水为溶剂。
近年来开发的透明防火涂料兼具防火和装饰功能，包括共聚或化学改性聚合物、添加阻燃剂等，体系中一般含有P、Si、B、N等元素。[9]此前很长一段时间，我国透明防火涂料的开发主要集中在以氨基树脂或改性氨基树脂如脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛-尿素共聚树脂等为成膜物质的体系。20世纪80年代至21世纪初，我国主要采用醚化氨基树脂和多功能磷酸酯/磷酸盐制备膨胀型透明防火涂料。该类体系由于含有充足的膨胀型阻燃体系所必需的P、N、C等元素，具有良好的阻燃性能。
2.1.3电缆防火涂料
电缆防火涂料是在装饰性防火涂料的基础上结合自身要求研制而成的，主要由基料及阻燃添加剂、增强填料、溶剂、颜料、助剂六部分组成。[10]我国最早的电缆防火涂料是以氨基树脂为主要成分的膨胀型防火涂料。随着电缆防火涂料的快速发展，也出现了以氯化橡胶等材料为主要成分的溶剂型电缆防火涂料和以丙烯酸乳液等材料为主要成分的水性电缆防火涂料。但当这些成膜剂与防火组分发生反应时，会降低防火性能，这也是亟待解决的问题。
2.2 非膨胀型防火涂料
早期开发的防火涂料一般为非膨胀型防火涂料，其防火性能及涂层其它物理机械性能都很差。近年来，由于有机合成材料的开发及其优良的物理机械性能，有机防火涂料得到了迅速发展和广泛的应用。目前，无机防火涂料的品种很多，所用的无机涂料粘结剂主要有水玻璃（硅酸钠、硅酸钾等）、硅溶胶、磷酸盐等，填料为一些耐火矿物。
3我国防火涂料的发展趋势
纵观防火涂料的发展历史，经历了从无机到有机再回到无机的循环。在21世纪来临之际，我国防火涂料将进入更高的发展阶段。随着涂料行业向节能、低污染、高性能、专用化方向发展，防火涂料也正朝着“五E”方向发展[7]，即提高涂层质量（Excellence）、方便施工（Easy of application）、节省资源（Economics）、节约能源（Energy saving）和生态平衡（Ecology）。
3.1 环境友好的发展方向
目前，我国普遍使用的溶剂型、厚型防火涂料耐火极限差，不符合环保要求，其使用也将因人们对环境污染和人身健康的日益重视而受到越来越严格的限制。这就需要大力发展无污染涂料，如水性防火涂料、无机防火涂料等。水性涂料因无毒、安全、节约资源、环境友好等特点，已成为建筑涂料发展的主要方向。水性膨胀型防火涂料将成为防火涂料的主要发展方向，同时还应注意进一步提高涂料的耐水性、防火性和装饰性。无机防火涂料节约能源、资源，对环境和健康无不良影响，属于“绿色建材”，符合涂料水性化、功能化和人类发展的大趋势。 从涂层性能上看，无机防火涂料不燃、耐高温，在高温下不产生有害气体，涂膜的某些物理性能和装饰效果虽然不尽如人意，但可以通过适量添加合成树脂乳液或采取其他技术措施加以改善。
3.2 低成本发展方向
由于膨胀型防火涂料的生产工艺相对复杂，技术要求较高，因此成本较高，但随着对防火涂料研究的深入，在不久的将来，在保证防火涂料性能的同时，可以降低成本。
3.3 高性能发展方向
突破传统膨胀体系和模式，采用膨胀与非膨胀防火涂料相结合的方式，配方中既有膨胀组份，又有较多耐火填料组份，并添加高熔点无机纤维，涂层在高温火焰作用下，形成高强度、低膨胀率的灰层，确保膨胀涂层长期耐火隔热不脱落。
3.4 多功能发展方向
随着人类文化和生活水平的提高，要求防火涂料除具有防火、美观装饰等功能外，还要求具有保温、隔热、吸音、防辐射等特殊功能。研制开发具有复合功能的钢结构防火涂料，研究能赋予涂料特殊功能的树脂和助剂是当今的重大课题。
近年来，随着我国经济的快速发展，防火涂料在各行各业得到广泛的应用，新型防火涂料的研发也越来越受到重视。因此，研发防火性能更佳、施工更简便、成本更低、使用寿命更长的防火涂料已成为当今的热门话题。同时，随着人们环保意识的不断提高，对环保型防火涂料的需求日益增加。因此，研发兼具环保与防火性能的膨胀型无机溶剂型防火涂料和水性膨胀型防火涂料或将成为当今主要研究方向之一。
