我国防火建材的现状与发展.pdf

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1、广西民族大学学报(自然科学版)JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY FOR NATIONALITIES2006年9月(Natural Science Edition)Sep.2006我国防火建材的现状与发展3罗柳斌(柳州市消防支队,广西 柳州 545000)摘 要:文章从现实与需要出发,综合分析了当前我国国内各种类型防火建材的性能和技术水平,以及产品的质量情况.简要介绍了新科技在防火建材方面的应用及国外在同一领域的发展动态,并提出了我国防火建材的发展方向.关键词:防火涂料;不燃性无机复合板;性能指标;新技术;绿色防火建材中图分类号:TU545 文献标识码:A文章编号:10

2、07-0311(2006)ZJ01-0124-050 引言防火建材是建筑材料的一个重要组成部分,因其具有特殊的防火性能,在建筑领域占据着非常重要的位置.特别是近年来,随着我国经济建设的不断发展,建筑火灾发生愈来愈频繁,极易造成群死群伤的重大生命及财产损失.因此有效的把火灾控制在初级阶段,切断火灾的蔓延途径,消灭火灾,这就对建筑的防火性能提出了越来越高的要求.而应用于建筑物防火关键部位的防火建材,其性能指标,技术含量及产品质量也越来越受到各方面的密切关注.因而对该类产品的评定,对更好的选择和使用防火建材,提高建筑物的防火性能,为社会主义经济建设的发展保驾护航,具有重要意义.1 国内各种类型防火建

3、材的综合分析1.1 防火涂料1.1.1 我国防火涂料发展过程与开创性品种我国防火涂料的发展,较国外工业发达国家晚1520年,虽然起步晚,但发展速度较快,最早可追溯到1958年,40余年来,大体经历了三个发展阶段.1958年起,我国防火涂料开始了探寻和初步试验,略具雏形.1975年起,我国防火涂料进入了开创性研究和初步发展时期.在1978年研究出膨胀型丙烯酸乳胶防火涂料,并投入工业试生产和工程试用.1980年5月,该涂料通过公安部技术鉴定,填补了国内水乳胶膨胀防火涂料空白,真正开创了我国膨胀防火涂料的先例.接着,1983年3月,又研究出A60-1改进氨基膨胀防火涂料和G60-3膨胀型防火涂料;四

4、川消防科研所还开创出用于涂履保护建筑物钢结构的L G钢结构防火隔热涂料和涂履保护建筑物预应力混凝土楼板的106预应力混凝土楼板防火隔热涂料,并于1985年元月通过公安部技术鉴定,填补了溶剂型膨胀防火涂料空白,促进了我国建筑结构用防火涂料的发展.1985年以来,我国防火涂料步入了蓬勃发展与系列化、标准化阶段.防火涂料的品种类型、产量与应用范围、生产企业的数量与分布都有很大发展,并同步制定了产品标准与试验方法标准.1994年开创出SWH室外钢结构防火隔热涂料和SWB室外钢4213收稿日期:2006205215.作者简介:罗柳斌(19802),男(壮族),广西柳州人,柳州市消防支队柳江县大队助理工程

5、师.1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/结构膨胀防火涂料,1996年又开创出LF和CB两种超薄型钢结构膨胀防火涂料,分别填补了该技术领域空白;在饰面型防火涂料方面,继续推出了B60-2木结构乳胶膨胀防火涂料、PC60-1膨胀型乳胶防火涂料、E60-1膨胀型无机防火涂料等,形成了钢结构防火涂料和饰面型防火涂料的系列化产品.11112 我国防火涂料存在的主要问题根据国外发达国家的同类技术经验和我国广大用户不断提出的更高要求,防火涂料的开发与应用还存在一些差距和问

6、题.如多数企业的生产规模都不大,工艺流程自动化水平不高,不少产品的配方工艺大同小异,缺乏固有特性;对专用于防火涂料的原料研究不够,缺乏专用于膨胀防火涂料的树脂;防火涂料生产与施工的设备还不配套;防火涂料在工程中应用,对类型品种的选择、保护层厚度的确定、施工质量的监管、使用过程中的维护修复等都存在着问题.1.1.3 防火涂料发展设想对于发展方向,提出初步设想和建议:一是要发展环保型防火涂料,特别是坚持发展水性防火涂料,尽量减少或者避免因生产、施工或燃烧造成环境污染和人身危害;二是在研究开发防火涂料时,既要重视防火性能、理化性能和使用性能的研究,也要改进提高生产工艺技术水平,一定要保证产品质量,做

7、到安全有效;三是研究开发新型膨胀防火涂料时,要大胆打破传统的膨胀体系模式,寻求高性能的自膨胀原料或树脂,填加某种增强材料,确保膨胀涂层长时间耐火隔热而不脱落;四是要对各类防火涂料的施工应用性能作深入的研究,包括防火涂料对基材的粘结性能、对防锈漆的选择与配套性和涂层的使用寿命等,特别是对膨胀型防火涂料的使用寿命,要给予足够的重视,进行科学研究和评价,为用户提供使用年限的技术依据.1.2 不燃性无机复合板1.2.1 无机复合板的生产发展概述不燃性无机复合板由于具有优异的防火性能在建筑物中得到了广泛的应用.由于该类产品的原料可以很方便取得,成本低廉.产品成形时可塑性强,具有一定的韧性,可钉,可刨等优

8、点.在20世纪90年代中期该类产品一经投放市场就得到了广泛的应用并迅速发展.但当时主要靠手工操作和简单的机械生产.生产工艺简单落后,规模小,作坊式生产居多,产品质量很不稳定.经过几年的优胜劣汰,到了90年代末期,先进的生产工艺给该类生产企业带来了显著的变化.生产企业明显减少,许多管理落后,质量不稳定,规模小的作坊式企业自行淘汰.由以前那种靠简单的手工或机械加工生产逐步过度到了用机械自动化连续生产.大多数企业为适应大规模连续生产的需要,在产品配方,生产工艺等方面作了很大改进,产品质量得到了稳步提高.1.2.2 产品的质量状况近年来随着我国经济的不断发展,建筑火灾愈来愈频繁,而应用于建筑物防火关键

9、部位的防火板以及其他防火产品的产品质量也越来越受到各方面的密切关注.为了准确掌握该类产品的质量状况,并对该类产品进行有效监督,国家质量监督检验检疫总局分别于1999年第一季度和2001年第三季度对该类产品进行了两次国家监督抽查.从1999年的抽查结果看,当时因手工生产居多,产品质量很不稳定,存在的问题也比较多,抽查合格率仅为66.7%.而2001年第三季度的抽查结果,其产品质量有了较大的提高,抽查合格率达到81%,较1999年上升了14个百分点.两次抽查结果可以看出该类防火产品的防火性能普遍较好,而不合格均出在吸湿变形率指标这项上.但该产品的吸湿变形率和防火性能是相互矛盾的,解决起来较为困难.

10、因此,可以说吸湿变形率是制约该产品质量的关键所在.1.2.3 无机防火板材研究思路及发展方向对于无机防火保护板材来说,除了保持板材整体的完整性和不炸不裂之外,关键还应该具有良好的高温隔热性能.要获得良好的隔热性能,应合理地选择材料的组成,控制好材料的容重,并尽可能使材料结构内部形成封闭的微气孔,以增强隔热能力.此外,增强板材的蓄热能力,对板材结构进行合理的设计等都有利于增强防火隔热性能.无机防火板材是一种新型防火保护材料,除了具有优异的防火性能外,近年来朝着质轻,高强度,高耐火性能方向发展.无机防火板材为发展环保型防火保护措施提供了新思路,它在新型环保建材行业具有很大的发展空间,不断拓展它在建

11、材上的应用,不断推出新型产品,是该行业的发展方向.1.3 防火封堵材料目前,国内外一般采用防火封堵材料堵塞于各种贯穿物,如电缆、电线、风管、气管等穿过墙壁或楼板时形成的各种开口、孔洞,以阻止火灾蔓延和防止有毒气体扩散,将火灾控制在一定的范围之内,减少火灾损失.所以,对高性能的防火堵料的研制是消防企521增刊 罗柳斌/我国防火建材的现状与发展 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/业及相关科研单位的重要课题之一.1.3.1 防火堵料的种类及其性能防火堵料分为有机

12、防火堵料和无机防火堵料两大类.有机防火堵料长期不固化,可塑性好,能够重复使用,具有很好的防火、水密、气密性能,主要应用于高层建筑、工厂、电力及通讯部门等的电线电缆和各类管道贯穿处的孔洞缝隙的防火封堵工程.无机防火堵料耐火极限高,而且具备相当高的机械强度,无毒无味,施工方便,固化速度快,具有很好的防火和水密、气密性能,主要应用于高层建筑、电力部门、工矿企业、地铁、供电隧道工程等的各类管道和电线电缆贯穿孔洞,尤其应用于较大的孔洞、楼层间孔洞的封堵.该类堵料在固化前有较好的流动性和分散性,对于多根电缆束状敷设和层状敷设的场合,采用现场浇注这类堵料的方法,可以有效地堵塞和密封电缆与电缆之间,电缆与壁板

13、之间各种微小空隙,使各电缆之间相互隔绝,阻止火焰和有毒气体及浓烟扩散.无机防火堵料属于不燃材料,在高温和火焰作用下,基本不发生体积变化而形成一层坚硬致密的保护层,其热导率较低,有显著的防火隔热效果.11312 我国防火堵料的发展成果近年来,国内外生产厂家又研制生产出定型防火堵封材料,用于定型设计的孔洞的防火封堵,缩短工期,拆卸方便,既有有机型,也有无机型.另外还有采用膨胀防火板封堵贯穿物或孔洞的方法,即在孔洞两边采用螺丝钉分别固定两块已符合贯穿物或孔洞形状的膨胀防火板,内部不用其他任何材料便可起到膨胀防火封堵的目的,便于规范设计和施工,简单可行.1.4 防火卷帘新修订的 高层民用建筑设计防火规

14、范5.4.4条中明确指出:在设置防火墙确有困难的场所,可采用防火卷帘作防火分区分隔.这表明,防火卷帘作为建筑物防火分隔或防火分区隔离物,可起防火隔断的作用,从而使其成为建筑物中重要的不可缺少的消防设施之一.1.4.1 防火卷帘的分类及其前景防火卷帘分为:复合型防火卷帘和无机防火卷帘.自80年代开始逐步发展以来,经不断研制开发,产品质量不断提高,现已广泛地应用于各种类型的现代化工业与民用建筑中.近年来,在高层及超高层建筑物中随着大跨度门洞、超高门洞的逐渐增多,用户转而需要重量轻、跨距大的新型卷帘,而无机防火卷帘正是为满足这种要求而研制开发的新一代防火卷帘产品.由于其自重轻、卷轴挠度小,因此可加大

15、卷帘的跨度.总之,这种卷帘在各方面都有优点,可为各种大型高层公共建筑防火分区的隔离设计提供理想的防火设备而应用前景十分广阔.1.4.2 防火卷帘应用中存在的一些问题防火卷帘应用中主要存在以下问题:(1)产品质量方面的问题产品.(2)安装调试方面的问题.(3)使用和管理的问题.1.5 防火门1.5.1 防火门发展概况为了满足用户对防火的需要,公安部天津消防科学研究所早在80年代中即研制出木质防火门,此项成果在全国进行了多家技术转让,至今这些厂家还在用此项技术进行木质防火门的制造和销售.但是随着市场价格大战,很多生产厂家为了追求低价、多销,不顾产品质量,门扇内充填的岩棉或陶瓷棉采用次品,并大大减少

16、充填量,再加上厚薄不均,门放久后,门扇内上部材料下坠,使上部形成空洞,这样的防火门实际上起不到防火作用,当建筑物着火时,火势蔓延极快,导致大量的财产损失、人员伤亡.再加上此类防火门采用岩棉或陶瓷棉,燃烧产物有毒性,这既污染了环境,又损害人体健康,不符合环保要求.为了克服以往防火门的缺点,公安部天津消防科学研究所进行了技术攻关,于1997年研制成功了新一代防火门板芯材料.这种防火板芯采用无机轻质不燃复合材料并配有无毒耐高温的复合胶粘结,按门扇尺寸要求,经压机一次成型.这种板材具有耐火性能优良、无毒、无味、重量轻、整板实芯等特点,能够使防火门的生产实现机械化作业,从而保证了防火门质量的稳定性.采用

17、该研究成果生产的新型实芯防火门,经国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检验,达到甲级防火门标准,且耐火时间为72min时背火面平均温升仅34,大大低于背火面平均温升不超过180 的规定.11512 防火门发展方向近十年来,化工行业,建材行业飞速发展,新的复合材料层出不穷.然而从防火门的发展来看,目前的防火门产品仍主要以木质和钢质为主,材料、工艺均无实质的变化,这已经在一定程度上表明防火门产品发展的滞后,而这种滞后在装饰效果方面表现得更为明显.另外,尽管木质防火门有许多优点,但由于保护621广西民族大学学报(自然科学版)2006年9月 增刊 1994-2007 China Academic

18、 Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/生态环境因素,禁止砍伐后,其主体材料将面临危机,如何用其他合格的材料或研制新材料来代替木材将是木质防火门生产在近两年内急待解决的问题.因此,对于如何改进防火门产品的材质,更新工艺,使其防火性能更高,自重更轻,装饰性更强,安装更方便的问题,就应引起广大有识之士的重视.2 新科技在防火建材的应用2.1 三聚氰胺磷酸盐及其衍生物在防火材料中的应用现在常用的阻燃剂是以卤素体系为主的阻燃剂,这类阻燃剂具有发烟量大、毒性大的缺点.近年来,国外对无卤型阻燃剂的开发研究日益重视.特别是

19、在封闭体系的条件下,强烈要求使用具有无烟、无毒或者低烟、低毒等优点的阻燃剂.国内外阻燃技术的研究主要集中开发无卤化和低发烟化新技术,许多国家的研究者和生产厂商都致力于这方面的开发研究工作,并取得了突出性成果,已有大量的无卤阻燃产品应用于生产的各个领域.三聚氰胺磷酸盐(简称MP)及其衍生物自膨胀阻燃剂作为新型高效阻燃剂而成为研究开发的热点.三聚氰胺磷酸盐及其衍生物的特点是:(1)水溶性与高聚合度聚磷酸铵在水溶液中表现为稳定的水溶性平衡,且三聚氰胺磷酸盐的水溶性相比之下最低;(2)热稳定性,从最高的加工稳定性考虑,三聚氰胺磷酸盐及其衍生物是优先选用的化合物;(3)阻燃性:其一是可发生P-N协同阻燃

20、效应;其二是其分解温度与涂料分解温度的最佳匹配;其三是三聚氰胺磷酸盐及其衍生物阻燃性最佳,还可增加炭质层形成量.近40年以来,在国外MP一直被作为一种高效阻燃剂使用,大量用于防火涂料、阻燃塑料等制品中.由于近年来对无卤阻燃剂需求量的增加,使得MP具有了新的应用前景及广阔的市场,并大量用于膨胀型防火涂料中.添加三聚氰胺磷酸盐的防火涂料常作为底漆使用,三聚氰胺磷酸盐不会造成腐蚀或不影响其防腐性.三聚氰胺磷酸盐作为发泡组分和聚氨酯作为成炭组份组成桐油基防火涂料.含环氧树脂和三聚氰胺磷酸盐的涂料(厚浆、漆)可保护钢结构.一个最早的配方:18.4份三聚氰胺磷酸盐、51.9份环氧树脂和7.4份玻纤维,涂于

21、钢基材表面,厚0.07英寸,受热可形成7英寸厚的泡沫炭层.膨胀型厚浆涂料一般含有氯化烷基磷酸酯、聚磷酸铵或三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺、季戊四醇、粘土、无机纤维和环氧树脂等.使用三聚氰胺磷酸盐的价格是高于聚磷酸铵的,但是其耐候性、耐蒸汽性以及涂层质量和在火灾中的保护时间都是前者优于后者的.三聚氰胺 甲醛或尿素 甲醛树脂、碳酸钠、碱性氟硅酸盐、碱性硅酸盐、三聚氰胺磷酸盐共混可构成膨胀防火涂料.三聚氰胺磷酸盐中含有磷、氮化合物,它有助于在耐久性的保护涂料中提高耐腐蚀性,它不仅具有最佳的阻燃性能,而且具有极好的罐藏寿命,涂膜稳定性、耐擦洗、不溶水性,主要适合于户外使用的严酷条件,而且比其它膨胀化合物具有

22、更高的连续炭化发泡层.因此,这些性能赋予了它突出的耐久型防火保护的特点.MP在防火板材中的应用:由于对防火板材防火要求的提高,大力发展阻燃防火板成了迫在眉睫的事情.在防火板材中,加入阻燃添加剂无疑是提高阻燃性的有效途径.但传统的阻燃剂在防火板材中含量较大时才能有效阻燃,且存在较为突出的问题是:在使用过程中,常会发生阻燃剂析出现象,即盐析.美国有些专利报道了MP化合物加入制板材料中,可有效增强板材的阻燃性能,且在使用过程中,不会产生盐析现象,也因MP水溶性较低,不会在使用过程中降低阻燃性.2.2 利用火山灰制作防火建材日本鹿儿岛一家建筑研究社,新近开发一种利用火山喷出物制作的防火建材和外墙涂料.

23、科学家对火山遗址的喷出物进行研究,发现在火山灰成分中有60%的玻璃质,加热至900 以上时,其中的水分可以蒸发,成为微小、中空的构造物,再经过精心加工,就可以制成很好的防火隔热材料,能广泛应用于建筑之中.其耐热性可达8001300,可用于耐火炉的壁材,还可制成涂料用于建筑外壁喷涂,这种超微粒子断热材料,同样具有防火隔热功能.该研究成果,在节约能源方面已初步显示出它的经济效益.这项技术的推广使用,将对减少火灾发生率、减少火灾中的人员伤亡率和降低火灾损失额大为有益.2.3 利用废塑料制造新型防火建材日本每年塑料废物约为40万吨,以往是把它白白扔掉,现在开始回收,掺合某种无机混合剂、防火剂,制成防火

24、的壁砖、地砖、玻璃钢的浴缸、洗面台等,形态优美,且重量轻,降低了产品价格.经相关部门鉴定:这种用废塑料制作的新型建材,可以达到日本的“不燃材”或“难燃材”标准.耐热性能较高,且坚固耐用.回收废料并予以利用,这对于一座城市实行废料再生资源化,是颇有意义的.721增刊 罗柳斌/我国防火建材的现状与发展 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/3 绿色防火建材的研究进展和设想随着环境污染的日益恶化和居住环境质量的降低,人们对生活中涉及到自身健康的环节给予特别的重视.人

25、们开始关注身边的建筑材料及其对健康的影响,并渴望出现一种不影响人类身体健康和安全的绿色防火建材.绿色防火建材的涵义很宽,目前还没有一个确切的定义,但总的来说是指资源、能源消耗少,并且有利于健康,具有高效的防火特性且与环境相协调的建筑材料.狭义地讲,它指那些无毒无害、无污染、不影响人和环境安全的建筑防火材料.而广义的定义则指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、有利于人体健康的建筑防火材料,即要求绿色防火建材不仅在使用过程中达到健康要求,生产、再利用和废弃后的处理过程中都必须满足环保要求和“绿色”标准,从而与其一般防火建材明显区别开来.3.1 绿

26、色防火建材的特点绿色防火建材与传统防火建材比较具有如下的特征:采用低能耗制造工艺和不污染环境的生产技术;在产品配制或生产过程中,不使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物,产品中不含汞及其化合物,不使用铅、铬、镉及其化合物的颜料和添加剂;产品设计以改善生活环境,提高生活质量为宗旨,不仅不能损害人体健康,还应对人体健康有益;产品应具备多方面的功能,如抗菌、防霉、防火、阻燃、除臭、消声、防射线、消磁等;产品可循环或回收再利用,没有污染环境的废弃物,对环境的负荷尽量小.3.2 绿色防火建材产品现状与发展日本、美国及西欧等世界发达国家都投入很大力量研究与开发绿色防火建材.国际上的大型建材生产企业早就对绿

27、色防火建材的生产给予了高度重视,并进行了积极的工作.他们在要求实用的防火功能及外表美观之外,更强调对人体、环境无毒害、无污染,并开发出了许多绿色防火建材新产品,例如:可控离子释放型抗菌防火玻璃;电子臭氧除臭、杀菌防火装饰装修材料.这些材料用于容易繁殖产生霉变、臭味的地方,是改善室内生活环境的理想材料,也是公共场所理想的防火装饰装修材料.绿色防火建材从生产到使用,以确保对人体和环境不产生危害,以改善生态环境、提高人的生活质量为宗旨.不仅不损害人体健康,而且还具有某些特定的有益人体健康的功能,如净化空气、杀毒防菌等.随着人们对室内污染认识的加深,绿色防火建材的需求量将会越来越大,其开发和应用将是我

28、国防火建材工业的发展方向.责任编辑 苏 琴责任校对 黄祖宾(上接第120页)参 考 文 献1骆介禹,骆希明.纤维素质基质材料阻燃技术 M.北京:化学工业出版社,2003.2廖学志.木质材料用阻燃剂的基本要求J 1 人造板通讯,1994,(5).3梁明军.木材新型阻燃剂的制备研究J.山东科学,2000,(2).4农海儋.木质材料用阻燃剂的现状与发展方向J 1 广东建材,2002,(10).责任编辑 苏 琴责任校对 黄祖宾821广西民族大学学报(自然科学版)2006年9月 增刊 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/