摘 要：介绍了透明防火涂料的分类、组成、防火机理，并对我国透明防火涂料今后的发展进行了展望，提出了建设性的意见。
　　关键词：防火涂料；透明；膨胀
　　0 引 言
　　防火涂料是指涂覆于可燃性基材表面，能降低基材表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，或是涂覆于结构材料表面，用于提高构件耐火极限的功能材料。在建筑业高速发展的今天，人们对装饰性要求和消防要求越来越高。因而防火涂料几乎覆盖了一般涂料的所有领域。如建筑内外墙、娱乐场所、商店、宾馆、工业厂房、写字楼、家庭住宅、家具涂饰、轮船、飞机等。有的防火涂料还能应用到一般涂料不能应用的领域。如钢结构防火涂料应用在重要场所：展览馆，侯机楼、体育馆[1 ,2]
　　目前，非透明性防火涂料虽然发展较为成熟， 但应用于装饰材料表面后会破坏原来的装饰效果，特别是对古建筑、文物保护及高档家具等方面， 为保持装饰物的原貌， 又起到防火与装饰作用， 因此透明防火涂料的研制具有很大的经济效益和社会效益。
　　1 　透明防火涂料的分类
　　1. 1 　定义
　　透明防火涂料是一种涂刷在易燃基材或要求特殊保护作用的物件上，既能保持底材原貌，又能起防火和装饰作用的专用涂料。
　　1. 2 　分类
　　按透明防火涂料的形式分为膨胀型和非膨胀型两大类。
　　非膨胀型透明防火涂料一般受火时涂层基本不发生体积变化，而是形成釉状保护层的一类涂料。该釉状保护层能起到隔绝氧气的作用，进而发挥阻燃性能。但这种釉状保护层的热导率往往较大，单位面积的耗用量较大，使用成本高，所以其使用范围不及膨胀型透明防火涂料。
　　膨胀型透明防火涂料是一种在常温下呈普通涂膜，在火焰或高温作用下，可产生比涂层厚几十甚至上百倍的不易燃海绵状炭质层的涂料。由于海绵状炭质层能够有效地隔离外部热源，涂料受热燃烧又能产生不燃性气体，如二氧化碳、水蒸汽等，降低了可燃气体以及空气中氧气的浓度，因此这类涂料的防火、阻燃作用更加明显。故而膨胀型透明防火涂料是目前国内外使用最广泛的一种防火涂料。
　　2 透明防火涂料的防火机理
　　防火涂料的防火机理主要可概括为以下几点[3]：1. 防火涂料本身不可燃或难燃，保护基材不与空气直接接触，从而延缓基材着火；2. 防火涂料遇热分解放出不燃的惰性气体，冲淡被保护基材释放出的可燃性气体和空气中的氧，抑制燃烧；3.防火涂料遇热生成减缓或终止燃烧连锁反应的自由基；4. 防火涂料遇热膨胀，形成隔热、隔氧的膨胀碳层，阻止基材的燃烧。
　　根据上述机理的不同， 并结合防火效果来看， 膨胀型透明防火涂料明显优于非膨胀型透明防火涂料，这是由于膨胀型透明防火涂料遇到火源后， 涂层膨胀形成的致密炭质泡沫层， 能有效阻止外部热源对基材的作用， 同时也隔绝了基材与空气的接触， 从而防止了基材燃烧， 达到阻燃目的。目前对透明防火涂料的研制集中在膨胀型透明防火涂料，研究的关键在于涂料基料和阻燃剂的选择。
　　3 膨胀型透明防火涂料的组成及阻燃剂的选择
　　膨胀型透明防火涂料主要由基料、脱水剂、炭化剂、发泡剂、阻燃剂、颜填剂、助剂和分散剂等组成。
　　3.1 基料
　　基料是把涂料中的各主要成份粘接在底材上，形成涂层的物质。它是主要成膜物质，与其他组分匹配，既能保证涂层在常温条件下具有较好的性能，又能在火焰或高温作用下具有难燃性和优异的膨胀效果，例如氨基树脂、醇酸树脂。
　　3.2 脱水剂
　　脱水剂即脱水成炭催化剂，是一种能在比碳化物的分解温度低的温度下分解出含阻燃元素的酸，而且分解出的酸能使多元醇上的羟基酯化的物质。其主要功能是促进涂层的热分解，阻止放热量大的碳氧化反应发生等。目前采用的有含磷、硼、卤等阻燃元素的酸、盐、酯类等物质。
　　3.3 炭化剂
　　炭化剂是在高温条件下形成三维空间结构不易燃泡沫炭化层的物质基础，对泡沫炭化层起着骨架作用。这类物质多属含羟基的多元醇类。
　　3.4 发泡剂
　　发泡剂是遇火分解释放不燃性气体，如：氨气、二氧化碳、水、卤化氢，使泡沫膨胀并形成海绵状结构的物质。如三聚氰胺、尿素、胍等。
　　3.5 助剂
　　助剂是可改进生产工艺、改善施工条件、提高涂料质量，具有特殊功效的物质。如增稠剂、乳化剂、增韧剂等。
　　3.6 阻燃剂的选择
　　阻燃剂对涂料的防火性能的影响非常重要。膨胀阻燃剂由脱水催化剂、炭化剂、发泡剂组成。往往膨胀型阻燃剂不起一种作用，而是起双重作用、甚至三重作用。例如：氯化石蜡既是发泡剂，又是炭化剂，同时也是阻燃剂；多聚磷酸铵既是脱水剂，又是发泡剂和阻燃剂。在选择其它组分时也要注意，由于许多碱性涂料会降低膨胀的厚度，所以不宜使用。而二氧化钛在许多膨胀漆中呈惰性，是一种常用的颜料。同时还要注意发泡剂和脱水剂的温度要匹配。对于膨胀型透明防火涂料，要想使其具有良好的阻燃性能，必须使其基料、阻燃剂等成分合理搭配，各种物质间应有良好的协同作用，才能起到优异的阻燃效果。
　　4 影响防火性能的因素
　　1948年Abi公司首先发表了膨胀型防火涂料的专利，其主要成分为脲醛、磷酸二氰胺、淀粉、颜料和改性酚醛树脂，其阻燃性能较好，但漆膜性较差。随着大量研究工作的进行，到目前为止，膨胀型防火涂料的防火性能和理化性能都有了很大的提高。据文献报道[4]，影响膨胀型防火涂料的防火性能主要的物理化学因素有：炭质层的结构，泡孔大小；炭质层在火作用霞的稳定性即炭质层强度；炭质层的化学组成；所发生的化学吸热反应。
　　要想形成一定厚度的炭质层就必须使用足够量的防火助剂，一般来说，防火助剂的用量占总量的60-70%。另外，脱水剂、发泡剂及炭化剂的用量也必须比例适当，它们用量的大小直接影响着涂料的膨胀效果，虽然炭化剂的用量对防火涂料的性能影响较小，但它的用量必须保证形成足够的炭化层骨架。炭化层的传热系数大小由其结构的均匀性、泡孔的大小、疏松程度以及化学组成决定，当所用的树脂基质不同时，涂层的化学组成也不同，涂料的防火性能也会有差别。发泡层的强度、抗然气冲刷的能力也影响着防火性能的优劣，通常为了提高泡沫炭质层的强度，往往会加入纤维、无机填料粒子等，这样不仅可以提高防火性能，而且可以降低成本。如在涂料中加入少量玻璃纤维，可以提高涂料施工时的第一次涂刷厚度和膨胀后泡沫炭质层的强度。T Olcese等[5]研究了几种不同的透明粒子，在溶剂型膨胀防火涂料和水基膨胀防火涂料中，对膨胀炭质层及其涂料防火性能的影响研究表明，某种粘结基料与适当的透明粒子配合能显著提高防火性能，同时增强膨胀炭质层的强度，增强其耐燃气冲刷的能力。
　　5 透明防火涂料的展望
　　近十几年来，我国透明防火涂料的发展方兴未艾，其防火性能和装饰性能有了很大的改进和提高，品种和应用范围也不断扩大。随着人们对涂料性能要求的不断提高，透明防火涂料的研究将会有更大的发展空间。归纳起来，今后我国透明防火涂料主要将在以下方面开展工作：
　　5.1 开发多功能、高效、低水溶性的脱水成炭催化剂和发泡剂是透明防火涂料研究和发展的技术关键[6]
　　多聚磷酸铵的研制成功，大大促进了透明防火涂料的发展，而磷酸三聚氰胺则把磷酸脱水催化和三聚氰胺发泡两者的作用结合起来，且水溶性更低。自膨胀单体是20世纪70年代出现的新型膨胀剂，作为膨胀型透明防火涂料中唯一的防火组分。经研究还发现氨基苯磺酸盐、氨磺酰对苯胺及其它类似的有机物均可作为膨胀单体，这类物质的研究也是今后的方向。
　　5.2 开发粉体工程等粉碎新技术改进阻燃剂及阻燃体系的阻燃效果
　　作为透明防火涂料的关键组份，阻燃剂及阻燃体系的研制是今后透明防火涂料发展的又一重要方向。当前，各国都在集中力量研制高性能无机阻燃剂以提高阻燃效果。但是，氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑等无机阻燃剂的更有效的使用都要采用粉体工程新技术使之微粒化，氢氧化铝要求达到平均微粒1μ级，而氧化锑要求更细的粒度，研究实验结果表明，粒度和阻燃效果有关，因此必须开发粉碎新技术。在必要的阻燃剂粒度、粒度级配、颗粒形状等物理参数的基础上，还必须同时运用表面化学的方法来处理氢氧化铝等物质表面，以增加他们与被阻燃树脂的亲和力，这样处理的阻燃体系在同样的阻燃效果下，可能得到很好的物理、化学性能。
　　5.3 开展多种阻燃剂协同作用的研究，使之搭配合理，提高阻燃效果
　　5.4 开发阻燃体系与成膜树脂结合技术
　　透明防火涂料研制的难点在于成膜树脂的理化性能和使用寿命，以及高效、性能稳定的阻燃体系，将阻燃体系与成膜树脂结合在一起是透明防火涂料的研究方向。例如合成低聚磷酸酯可用作透明防火涂料阻燃体系的脱水催化剂；含发泡组分的改性氨基树脂用作成膜树脂可减少阻燃剂用量；将阻燃剂接枝到成膜树脂上可提高防火涂料的使用寿命。
　　6 结语
　　随着建筑业的蓬勃发展以及我国消防法规的日益健全，消防工作越来越受到重视，防火涂料的研究也越来越深入，新的品种不断问世。透明防火涂料防火性能好、装饰效果强、应用范围广，它的快速增长，将会为促进消防事业的发展，保护国家和人民的生命财产安全发挥重大作用。