王國建教授談鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的可持續(xù)發(fā)展

    回顧多年以來的火災(zāi)事故：上海膠州路大火、天津薊縣“6•30火災(zāi)”都給社會(huì)與人民造成巨大損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國城市火災(zāi)平均為5萬次/年，占全球城市火災(zāi)的三分之一�；馂�(zāi)造成的巨大損失不容小覷。就此，同濟(jì)大學(xué)高分子材料研究所所長王國建教授對現(xiàn)今的防火涂料技術(shù)做了簡要的概述。

    “救生”——防火涂料概念意義

    我國的防火涂料歷史可以追溯到上世紀(jì)70年代初，以水玻璃等為基料。后來又出現(xiàn)了以不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂拼為基體的溶劑型防火涂料。上一世紀(jì)八十年代乳膠型防火涂料問世，這些防火涂料均以脫水成炭催化劑（聚磷酸銨APP）、成炭劑（季戊四醇PER）和發(fā)泡劑（三聚氰胺MEL）為防火助劑，即P-C-N體系。80年代后，防火涂料發(fā)展迅速，鋼結(jié)構(gòu)、電纜、隧道及木材表面裝飾皆可利用防火涂料涂層達(dá)到防火的目的。那什么才是防火、阻燃的具體含義呢？防火涂料的真正價(jià)值又何在呢？

    王教授用這樣一種比喻來通俗的解釋防火與阻燃的區(qū)別，他說，防火是“犧牲自己保護(hù)別人”，防火涂料在燃燒過程中，實(shí)質(zhì)上是保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，而涂料本身的結(jié)構(gòu)被破壞了，故使用防火涂料的目的是保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)在一定時(shí)間內(nèi)不被破壞。阻燃則是“保護(hù)自己”，使材料本身不燃燒起來。這兩個(gè)是不同的概念，但是異曲同工，因其都是與“火”打交道，都起了防火保護(hù)作用。

     他還表示，同濟(jì)大學(xué)高分子材料研究所在防火與阻燃兩方面都著力研究，并且與中國最早研究防火涂料的四川消防研究所互相合作，開發(fā)防火涂料產(chǎn)品。并且在產(chǎn)品領(lǐng)域、技術(shù)革新成果方面屢獲得殊榮：教育部技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、上海技術(shù)發(fā)明三等獎(jiǎng)等。同濟(jì)大學(xué)高分子材料研究所借前人之鑒、以自身學(xué)術(shù)優(yōu)勢不斷突破，不斷革新，在防火涂料等領(lǐng)域得到各方肯定。

    略述現(xiàn)今防火涂料的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，其中之一就是耐火極限。鋼結(jié)構(gòu)在受火之后，會(huì)逐漸軟化而失去強(qiáng)度。在一定載荷下能夠經(jīng)受火焰灼燒的時(shí)間稱為耐火極限。最早我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防火涂料耐火極限達(dá)到半小時(shí)即為合格，2002年重新修訂后，耐火極限要求達(dá)1小時(shí)以上才為合格。而目前市場上正規(guī)廠商提供的防火涂料，耐火極限一般可達(dá)1小時(shí)30分以上。所采用的防火涂料的耐火極限時(shí)間長短，意義非同小可。不難想象，鋼結(jié)構(gòu)建筑在受火后1小時(shí)之內(nèi)坍塌和1.5小時(shí)內(nèi)坍塌，造成的人員、財(cái)產(chǎn)損失區(qū)別巨大。雖短短半小時(shí)，能使得更多人逃生，挽救大量生命。如美國9•11大火，雖最終樓倒人亡，但若是再能延長半小時(shí)坍塌，逃生人員或可增加以千百計(jì)。因此，“救生”才是防火涂料應(yīng)用的真正意義。

    我國防火涂料發(fā)展雖已有多年，但尚存在較多技術(shù)問題。王教授指出，防火涂料厚度大，一般要達(dá)2 mm以上，有別于普通油漆只需零點(diǎn)幾毫米的厚度。因此施工時(shí)往往需要經(jīng)過20多道涂刷才能達(dá)到要求，對施工人員的操作要求較高，施工周期也較長。此外，鋼結(jié)構(gòu)建筑常常做防銹和防腐蝕處理，而防火涂料通常在防腐蝕涂料施工之后涂刷。如果采用的防腐蝕涂料與防火涂料匹配性不好，一旦燃燒，防火涂料層可能會(huì)與防腐蝕涂料脫開而剝落，失去防火作用。針對這種情況，同濟(jì)大學(xué)高分子材料研究所經(jīng)過多年研究，成功將防火與防腐蝕兩大功能合二為一，實(shí)現(xiàn)了“一種涂料兩大功能”，大大推進(jìn)了我國防火涂料的技術(shù)水平。

    環(huán)保型防火涂料溶劑走向水性化

    環(huán)保型涂料是當(dāng)今涂料市場開發(fā)的重點(diǎn)方向。早期的涂料、油漆是溶劑型的，這些溶劑型的油漆、涂料會(huì)揮發(fā)出有毒有害物質(zhì)。而現(xiàn)在的涂料向水性化趨勢發(fā)展，零VOC含量。防火涂料也在向水性化方向發(fā)展。同濟(jì)大學(xué)高分子材料研究所在這一方面也作了大量的工作。

常識(shí)來說，涂料中的鹵素在燃燒時(shí)會(huì)釋放出氯化氫、溴化氫等有害氣體，這些氣體對人體有強(qiáng)烈的窒息作用。故而往往火災(zāi)中，人往往不是死于大火，而是死于煙幕霧窒息。涂料在生產(chǎn)、施工中有害氣體的揮發(fā)對人員、環(huán)境也有很大影響。王教授拿出了最近檢測的一份檢測報(bào)告，從中可以看到，在他們研制的水性防火涂料中，有害金屬化合物、鹵素含量、VOC含量均檢測不出，十分環(huán)保綠色。

    涂料的“粉末化”、“高固體化”、“水性化”是涂料行業(yè)發(fā)展的必然方向。故而，防火涂料的發(fā)展必須緊跟這一形式，才能可持續(xù)發(fā)展。此外，防火涂料的裝飾性越來越受到人們關(guān)注。因此同濟(jì)大學(xué)高分子材料研究所目前正在進(jìn)行的透明、超薄（厚度0.8 mm以下）的高裝飾性防火涂料的研制，將為防火涂料市場提供新的品種。

    后記

    我國涂料工業(yè)，從1915年開林油漆廠在中國創(chuàng)建以來，至今已有近百個(gè)年頭。在近百個(gè)年頭里，科學(xué)技術(shù)的步步攀升，使得涂料工業(yè)的從業(yè)人員不斷謀求著行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。

    涂料新產(chǎn)品的開發(fā)，融入了許多的專研與嘗試。新產(chǎn)品的誕生絕非一日之功，可能耗上5年甚至10年時(shí)間才能開發(fā)出一類新品。而推動(dòng)著涂料行業(yè)技術(shù)不斷革新產(chǎn)品不斷突破的內(nèi)核是幾代涂料人的心血結(jié)晶。

    不難發(fā)現(xiàn)，百年之中，涂料行業(yè)邊走邊尋，新老交替，探索發(fā)展，變革創(chuàng)新。而其中唯一不變的是涂料行業(yè)從業(yè)人員們兢兢業(yè)業(yè)的專研和開拓。至今的百年歷程，換來了涂料行業(yè)的蓬勃發(fā)展不斷壯大，自主研發(fā)技術(shù)大量踴躍呈現(xiàn)。相信新的時(shí)代新的契機(jī)，涂料行業(yè)一定能再次雄起，創(chuàng)建出更多屬于中國的“自主革新力量”。