建筑钢结构泡沫绝热涂料

　　简要技术
　　
　　随着城市化建设的飞速发展,钢结构在大跨度和超高层建筑中被广泛采用。钢材虽是不燃物，但导热系数大，随着温度的升高，机械力学性能迅速下降，承载状态下的失效临界温度为540℃。未加防火保护的钢结构，遭遇火灾只需10多分钟，自身温度就可达700℃以上，在纵向压力和横向拉力作用下扭曲变形、跨塌损毁。为了达到GBJ6建筑设计防火规范、GB50045高层民用建筑设计防火规范、GB50160石油化工企业设计防火规范等国家有关规定的1～3小时的耐火极限要求，必须对钢结构实施防火保护。
　　
　　防火保护的目的，就是遇高温时，能迅速在钢结构表面建立一个轻质泡沫绝热保护层，减缓温度向钢结构基体的传导，使之达到规范规定的耐火极限要求，以利于人员安全疏散和消防灭火，避免和减轻火灾损失。
　　
　　总体思路
　　
　　研制一种超薄、在高温催化作用下能迅速膨胀形成具有绝热功能"C－N－P"结构的炭层，实现高膨胀倍率、炭层的高强度和低发烟性，减缓温度向钢结构基体的传导，满足GB14907-2002的防火技术要求。
　　
　　钢结构防火涂料技术上应具备以下特点：
　　
　　（1）与钢构件有优良的结合力；
　　
　　（2）达到一定温度时迅速膨胀形成绝热保护层，在预期的耐火极限内可有效地保护钢结构；
　　
　　（3）安全无毒、经济合理。
　　
　　技术方案
　　
　　膨胀型钢结构防火涂料由基料树脂、成炭催化剂、成炭剂、发泡剂和抑烟剂等材料构成。成炭剂、脱水剂以及发泡剂在高温催化作用下，按一定的机理反应，形成"C－N－P"膨胀泡沫结构。
　　
　　泡沫炭层的形成经历以下几个主要反应步骤：
　　
　　（1）多羟基的炭化剂在催化剂作用下分步脱水、分解成炭。
　　
　　（3）基料中的聚合物树脂受热熔融，并在发泡剂的作用下膨胀发泡，进一步形成微孔泡沫炭层。
　　
　　（4）对涂层高温条件下反应机理的有效控制，实现低发烟性，达到理想的阻燃抑烟效果。
　　
　　技术创新点
　　
　　（1）配方上，采用多元复合成炭剂、发泡剂，具抑烟性及增加膨胀炭层强度的功能性填料复配技术，提高功能组分的协同作用；国内外均未检出采用多元复合成炭剂制成超薄型或膨胀型钢结构防火涂料的及文献报道。
　　
　　（2）合成工艺上，采用功能性填料的表面处理技术，解决了涂料相结构稳定性和膨胀炭层强度、均匀性、膨胀倍率等制约涂料防火性能的关键技术。
　　
　　（3）作用机理上，通过成炭催化剂设计，有效地控制了高温下涂层的反应历程，使反应向成炭、形成了"C-N-P"结构炭层方向进行，减少焦油、醛、酮等可燃性物质产生，减少了发烟量和毒害性气体的产生。解决了炭层温升、膨胀不均、膨胀倍率小、炭残留量少等难题。
　　
　　（4）应用产业化上，实现了国内超薄型钢结构防火涂料的技术升级，促进了该行业的技术进步，使我国大跨度钢结构建筑的安全防火技术达到*水平，*了我国高性能防火涂料制造领域的空白。
　　
　　经"国家防火建材质量监督检测中心"检测，涂层厚度分别为0.47、1.01、1.99、2.02、2.73mm时，耐火极限分别为60、82、122、137、180min，技术性能达到了*水平。
　　
　　应用前景
　　
　　随着大跨度钢结构在超高层建筑、工业厂房、影剧院、候机楼、商场、体育场馆等大型建筑的广泛应用，由此引起的钢结构防火问题也得到了国家等有关方面广泛的关注。特别是美国"911"之后，超高层、大跨度钢结构建筑的防火问题显得更加突出。
　　
　　目前，发达国家钢结构建筑表现出用途日趋广泛的特点，建筑面积约占总建筑面积的40％以上。在美国，大约70％的非民居和两层及以下的建筑，均采用轻钢架体系。
　　
　　钢结构应用在我国于高层、超高层建筑、大跨度厂房和试点住宅小区；与发达国家和建筑发展潮流还存在差距，但同时反映出我国钢结构建筑存在巨大的发展空间。"十五"期间，国家还将大力发展钢结构建筑。可以预测，随着城市规模的扩大，经济发展速度的进一步加快，工业厂房、机场车库、体育场馆、仓库、购物中心、住宅等工业与民用钢结构建筑在我国建筑业中的比例将逐渐扩大，根据国家有关防火安全规范规定的技术要求，与此相配套的钢结构防火涂料存在广阔的应用前景。
　　
　　该项成果的产业化产品--DP-2超薄型钢结构防火涂料，2002年06月经中国消防产品质量认证委员会，依据GB14907-1994标准检查和检测，获得消防产品形式认可证书，准许使用"消防认可"标志；2002年10月由厦门大学选送，参加"第四届中国*成果交易会（深圳）"，得到了有关部门和企业的关注；2002年12月经中国质量认证中心的指导、考核，企业通过了ISO9001:2000版"质量管理体系认证证书"。
　　
　　经过与国内外同行激烈的竞标，产品已应用于厦门麦德龙、柯达二期厂房、太古飞机维修厂房、厦门影剧院、漳州灿坤厂房、厦门翔鹭石化、黑龙江远大购物中心、厦门华纺化纤厂房主体钢结构和厦门地区首栋全钢结构多层库房--象屿太平物流综合中心、美国BUTLER公司设计的大跨度、高火患等级的厦门东渡港1＃、2＃单层轻钢结构库房、美国独资企业朗美健身器材厂房等数十栋建筑中。目前产品已打入黑龙江、陕西、上海、江苏、浙江、福建等地市场，施工效果得到了有关方面的高度肯定，均一次性通过消防部门的验收，为企业的安全生产和可持续发展提供了保证，对跨国企业在福建投资的技术配套，提升福建的投资环境起到了积极的作用。