膨胀型钢结构防火涂料的阻燃效果是各组分通过化学反应有机配位的结果。其阻燃隔热原理主要是通过以下方法实现的:
(1)聚磷酸铵等脱水成碳催化剂热分解生成酸;
(2)季戊四醇等多羟基碳化剂在高温、酸催化下脱水分解成碳;
(3)聚合物基材受热熔化,在三聚氰胺等发泡剂的作用下膨胀发泡,进一步形成膨胀碳化层。
当膨胀型钢结构防火涂料遇火时,其厚度迅速膨胀至原来厚度的几十倍,最高可达两百倍。钢材上形成的蜂窝状或海绵状碳质层的防火作用可概括为三个方面:
(1)屏障效应。高度膨胀的碳化层可以有效地将被保护的钢结构与空气和热源隔绝,从而有效降低钢结构的表面温度,延长钢结构在火灾中的支撑时间;
(2)吸热作用。聚合物涂层软化、熔融、膨胀后碳化层的物理变化,以及涂层各成分的热分解、蒸发、碳化超薄型钢结构防火涂料,会吸收大量的热量,从而有效降低表面钢结构的温度;
(3)终止燃烧。涂料各成分热分解释放出的各种不燃气体,可以稀释氧气浓度,捕获燃烧产生的自由基,从而有效阻止燃烧的进行。这三个过程的配合最终使膨胀型钢结构防火涂料发挥有效的防火作用。
经过多年的发展,膨胀型钢结构防火涂料已取得了一定的成果超薄型钢结构防火涂料,部分产品已开始商业化生产。但问题和不足仍然存在,还有许多未知领域需要探索。未来膨胀型钢结构防火涂料将向以下几个方面发展:
(一)提高环境稳定性。具体来说,膨胀型钢结构防火涂料不仅要具有良好的防火性能,还要具有优良的环境稳定性。它们的耐化学腐蚀、防紫外线等性能直接影响使用寿命。因此,环境稳定性是当前膨胀型钢结构防火涂料不可忽视的研究重点;
(2)环保型膨胀型钢结构防火涂料也将成为新的卖点。随着人们对生活质量要求的提高,阻燃涂料本身的化学毒性以及燃烧过程中产生的产物的毒性是未来研究中应该考虑的重要方面;
(3)提高防火性能,这是所有防火涂料一直追求的重要性能。膨胀型钢结构防火涂料的耐火性能再提高一分钟,对人民生命财产的保护将多一分。因此,防火性能的提高永远是研究的重点;
(4)纳米改性膨胀型钢结构防火涂料的开发。这是最近新兴的涂层改性方向。将无机功能纳米粒子分散在涂料中,将远远优于使用普通无机纳米粒子,从而提高涂料的阻燃性能。利用纳米颗粒获得高性能膨胀型钢结构防火涂料。