1.3新型防火涂料存在的普遍问题
新型防火涂料具有较多优点,同时,也存在一些普遍问题。研究人员通过天然老化实验和加速老化实验,发现部分超薄钢结构和部分水性防火涂料出现起泡、粉化、甚至脱落现象,耐候性能明显降低。在制定与执行水性防火涂料相关标准方面,也往往滞后于产品的生产与使用,这就使其开发与生产方面出现无据可依的局面,给使用带来一定隐患。
2纳米防火涂料研究现状
2.1纳米防火涂料的研究现状
近些年来,随着对新兴的纳米材料研究的不断深入,为涂料行业也带来了新的生机。将纳米材料溶入传统建筑材料中,有望研究得到新型功能材料,可以提高钢结构构件表面涂料的耐火性能和耐蚀性能。
纳米粒子由于其表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子效应等特殊性质,将其用于对传统防火涂料改性,可提高涂层的耐火性能。近十年来,纳米技术在钢结构防火涂料的研究方面取得了一定进展。1999年,北京建材集团纳美公司重点研究纳米材料在建筑涂料中的应用技术,先后解决了诸如保色性、耐候性、阻燃性、耐污染性等制约建筑涂料发展的关键性技术难题,掌握了纳米表面改性技术和纳米材料分散技术,在国内率先开发出纳米改性建筑涂料系里产品。2001年,北京化工大学成功研制并开发了无机纳米阻燃剂,该阻燃剂除了具有高抑烟、高效阻燃特点外,还可明显改善合成材料的各种机械性能[5] 。2005年,咸才军等人在钢结构纳米复合防火涂料中添加了TiO2,使得燎烧后的炭层与基体结合相对较好、不易脱落,从而有效延长耐火时间,在保证炭层具有足够的膨胀高度和低导热系数的前提下,增加炭层强度可以有效延长耐火时间[6] 。2010年,张小玲等人通过原位插层法制备了蒙脱土/氨基树脂纳米复合材料,在原有的厚涂型防火涂料表面进行涂覆改性,从而得到一种防火涂料组合物,具有良好的耐腐蚀性和耐候性能[7]。通过以上的方法均可以有效地解决了超薄钢结构防火涂料和水性环保防火涂料耐候性能较差的问题。
付若愚等人[8]将纳米SiO2应用在水性超薄型钢结构防火涂料中,采用称取一定量的水于分散罐中,加入分散剂、消泡剂等助剂,一边搅拌一边加入固体组分和纳米SiO2,高速分散30min后,加入乳液、纤维素和增稠剂,低速分散30min出料,制得涂料。通过这种方法分别研究了不同的纳米SiO2含量对涂料防火性能的影响和对涂料抗老化性能的影响。研究结果表明,纳米SiO2对炭质层强度增强和对炭质层膨胀具有高度抑制的综合作用,因此,决定了其涂料耐火极限的最终影响,适量的添加纳米SiO2将有效提高钢结构防火涂料的耐火极限,而过多的添加将会起到反作用。同时,对于不同纳米SiO2含量的钢结构防火涂料样板进行紫外光老化试验,可以得出,纳米SiO2的存在可以屏蔽大部分紫外光,延缓涂料的老化进程,保持防火性能的稳定。