早在20世紀(jì)70年代，國(guó)際室內(nèi)空氣科學(xué)學(xué)會(huì)提出了VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)概念，意識(shí)到了VOC對(duì)環(huán)境的污染。日本在1997年就制定了防止大氣污染的修正法和化學(xué)物質(zhì)排放管理的促進(jìn)法(PollutantReleaseandTransferRegister,PRTR法)。

　　我國(guó)也在1994年頒布了《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求》，明確提出環(huán)保型涂料在“產(chǎn)品配制或生產(chǎn)過(guò)程中不得使用甲醛、鹵化物溶劑或芳香族碳?xì)浠衔铩保?996年出臺(tái)了《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》；2000年出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》；2001年又推出了強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》，明確要求室內(nèi)用涂料的VOC不得大于200g/L，游離甲醛的濃度不得大于0.1g/L。所有這一切，都對(duì)涂料行業(yè)提出了一個(gè)新問(wèn)題，那就是必須加快開(kāi)發(fā)不用或少用有機(jī)溶劑的涂料，也就是開(kāi)發(fā)所謂“環(huán)境友好型涂料”。環(huán)境友好型涂料主要有：水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等。針對(duì)防火涂料而言，由于粉末涂料和光固化涂料的特殊性，僅水性防火涂料和無(wú)溶劑防火涂料具有可觀的發(fā)展前景。本文簡(jiǎn)介這兩種環(huán)保型防火涂料的發(fā)展現(xiàn)狀。

　　一水性防火涂料

　　自20世紀(jì)70年代能源危機(jī)引發(fā)第一次水性涂料開(kāi)發(fā)熱潮以來(lái)，水性化一直是涂料發(fā)展的方向之一。目前我國(guó)市場(chǎng)上的水性防火涂料以飾面型防火涂料和厚漿型防火涂料為主，從成膜物性質(zhì)上大體可分為如下幾類：

　　(1)合成聚合物乳液型，成膜物為苯丙乳液、純丙乳液、醋酸乙烯乳液等，添加膨脹型阻燃劑及其他材料制成。如徐州建筑工程研究所研制的JY-FHZ型乳膠防火涂料，作為飾面型防火涂料，達(dá)到了一級(jí)防火涂料的標(biāo)準(zhǔn)。

　　(2)水溶性樹(shù)脂型，水溶性樹(shù)脂中的脲醛-三聚氰胺樹(shù)脂具有色淺、耐光好、不發(fā)霉、干燥快、成本低、附著力好、耐水、耐油、耐熱、優(yōu)良的電性能、本身可作為炭源和氣源等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，受到眾多廠家的青睞，引起了科研人員的高度重視。在這方面我國(guó)取得了非常多的成果，如北京、河南、廣州等地市的設(shè)計(jì)研究院研制的水溶性氨基樹(shù)脂防火涂料，均達(dá)到了國(guó)家一級(jí)飾面型防火涂料的標(biāo)準(zhǔn)。此類防火涂料最大的優(yōu)點(diǎn)在于可制成透明的膨脹型防火涂料，具有較高的裝飾性。

　　(3)無(wú)機(jī)粘合劑型，這類涂料以硅酸鹽水泥、氫氧化鎂或其他無(wú)機(jī)高溫粘合劑為基料，添加膨脹珍珠巖、礦棉等骨料及其他化學(xué)助劑和水等組成，以非膨脹型為主，其缺點(diǎn)是用量大，涂層厚，但由于可用于室外，因而，也取得了很好的應(yīng)用效果。如：四川消防所研制的LG鋼結(jié)構(gòu)涂料，當(dāng)涂層厚度達(dá)35mm時(shí)，耐火極限達(dá)到3h。

　　在所有水性防火涂料品種中，無(wú)機(jī)粘合劑型防火涂料是對(duì)環(huán)境最友好的品種，但其制得的防火涂料多為非膨脹型，且涂層的理化性能存在一些難以克服的不足。水溶性氨基樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂等本身有較好的阻燃能力且可幫助成炭，由它們制成的防火涂料具有非常好的綜合防火效果，但由于其甲醛含量較高(我國(guó)市場(chǎng)上此類樹(shù)脂的甲醛含量一般在1.0g/L以上)，以滿足環(huán)保對(duì)毒性的要求，故其前途并不看好。目前市場(chǎng)上應(yīng)用較多的水性防火涂料多為合成聚合物乳液型。但它也有一些不足：其一，在低溫(如0℃)環(huán)境中，其貯存及應(yīng)用均有困難；其二，乳液本身不同程度地含有一些助溶劑或成膜助劑(質(zhì)量好的乳液含2%-5%，稍差的則含8%-10%)，它們一般均為揮發(fā)速度較慢的有異味的高沸點(diǎn)溶劑；其三，水性涂料在耐水性、附著力等方面與溶劑型涂料相比有明顯的不足；其四，膨脹型防火涂料中含有大量的親水性材料(如聚磷酸銨等),它們易從含有乳化劑的水性涂膜中遷移出來(lái)，從而使防火涂料失去防火效果。提高聚合物乳液型水性防火涂料的綜合性能，可以從以下幾方面入手：

　　　第一、提高聚合物乳液自身的性能。

　　a：北京東方化工廠推出了一種新型的聚合物乳液。據(jù)稱由其配制的水性防火涂料可在-15℃正常使用，基本能滿足冬季施工要求；

　　b：用雙組分水性乳液，如含羥基的水性樹(shù)脂以異氰酸酯作為交聯(lián)劑。據(jù)稱在防腐蝕涂料方面已取得與溶劑型涂料相當(dāng)?shù)男阅埽凰原h(huán)氧-多胺體系具有VOC低、涂膜光澤好、耐沖擊、耐水等優(yōu)點(diǎn)，已在許多場(chǎng)合取得了不俗的應(yīng)用業(yè)績(jī)。與普通乳液相比，雙組分乳液在對(duì)水、化學(xué)物質(zhì)的封閉上有很大改善。

　　c：考慮到普通乳液中均含2%-5%的有機(jī)溶劑，大日本涂料公司新近開(kāi)發(fā)出一種有機(jī)溶劑含量低于1%的聚合物乳液。理論上，核/殼乳液由于殼部分有較低的玻璃化溫度，不需要成膜助劑或其他助劑幫助成膜，因而有人稱以核/殼乳液為基料的乳膠漆為“零VOC乳膠漆”。

　　d：提高乳液自身的阻燃能力，減少阻燃劑用量。一方面可將一些阻燃元素接枝到樹(shù)脂上，如江陰國(guó)聯(lián)化工有限公司的GHS系列硅丙乳液；另一方面，合理開(kāi)發(fā)納米材料在涂料中的應(yīng)用，充分利用納米材料能提高樹(shù)脂耐熱能力的特性。

　　第二、對(duì)防火阻燃劑進(jìn)行表面處理，解決其親水性問(wèn)題。

　　如：對(duì)聚磷酸銨進(jìn)行表面處理，使聚磷酸銨的水溶性由原先25℃下的8.2%下降到0.2%。也有人對(duì)紅磷進(jìn)行表面包覆處理，將之膠囊化，大大改善了其與樹(shù)脂的相容性、顏色等，由于它的含磷量明顯比聚磷酸銨等化合物高，因而，在許多場(chǎng)合其單位質(zhì)量的阻燃效果也就好得多。
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　　第三，選用多功能材料，如三聚氰胺磷酸酯等集酸源、氣源于一體的新型材料。它不僅能降低阻燃劑的總用量，而且還有很低的水溶性。如三聚氰胺磷酸酯在20℃時(shí)，溶解度為0.35%;60℃時(shí)，僅為1.16%；800℃時(shí)，形成殘余物的質(zhì)量為原始質(zhì)量的30%，是普通聚磷酸銨的6倍。

　　第四，打破傳統(tǒng)配方，開(kāi)發(fā)新型的膨脹體系或膨脹材料。如氨基苯磺酸鹽等材料均具有自膨脹特性，如果它們能在涂料中得到合理的應(yīng)用，必將大大減少膨脹型防火涂料中阻燃材料的用量，從而改進(jìn)涂料的綜合性能。

　　總之，在我國(guó)，水性涂料市場(chǎng)占整個(gè)涂料市場(chǎng)份額的41%左右，這其中，內(nèi)、外墻建筑涂料占了絕大部分。水性防火涂料在整個(gè)水性涂料中的份額很少，以至于未被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。與美國(guó)水性防火涂料占其整個(gè)防火涂料生產(chǎn)規(guī)模的2/3相比有較大差距。我們應(yīng)加大對(duì)水性防火涂料的研究開(kāi)發(fā)力度。

　　二高固體分防火涂料

　　所謂的高固體分涂料是指固含量超過(guò)60%甚至達(dá)75%-80%的涂料，由于其所含的有機(jī)可揮發(fā)分比普通的溶劑型涂料少，因而對(duì)環(huán)境的污染輕，并且一次施工可得到較厚的漆膜，因而很快被廣泛接受。

　　目前市面銷售的膨脹型防火涂料固含量一般為60%-70%，一次涂覆的厚度可達(dá)70-80μm或更高。海洋化工研究院的SCM-2超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料固含量達(dá)70%以上，一次厚涂可達(dá)150μm。但是由于這些涂料仍含有約30%的可揮發(fā)分，因而在一些應(yīng)用場(chǎng)合仍然受到限制。

　　隨著人們環(huán)保及健康意識(shí)的提高，高固體分涂料的使用也會(huì)受到越來(lái)越多的限制，因?yàn)樗杂休^高的可揮發(fā)有機(jī)物，即使是乳膠型防火涂料，由于乳液中不可避免的含有約2%-5%的可揮發(fā)有機(jī)物，涂刷時(shí)常產(chǎn)生異味，施工后長(zhǎng)時(shí)間仍對(duì)環(huán)境造成污染。國(guó)內(nèi)一些企業(yè)，特別是涉外企業(yè)，已經(jīng)對(duì)涂料的可揮發(fā)性提出了明確要求。美國(guó)朗訊青島公司在對(duì)損壞的防火涂層進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，就提出了揮發(fā)性有機(jī)物(特別是苯、甲醛)等氣體對(duì)環(huán)境的污染、安全及對(duì)人員身體健康影響的問(wèn)題。可見(jiàn)，高固體分防火涂料只能是環(huán)保型防火涂料問(wèn)世前的一種過(guò)渡產(chǎn)品。

　　三液體無(wú)溶劑涂料

　　液體無(wú)溶劑涂料也有人稱之為超高固體分涂料。

　　它具有很低含量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，甚至能達(dá)到“零VOC”。它主要是以低分子量、低粘度的液體樹(shù)脂及固化劑體系為基料，并用活性稀釋劑來(lái)進(jìn)一步降低體系粘度從而保證涂料體系的綜合性能。用于液體無(wú)溶劑涂料體系的樹(shù)脂有：聚氨酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂等。環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)顏填料的容忍度很高，本身可兼作膨脹體系的炭源和氣源；聚氨酯樹(shù)脂本身可作為膨脹體系的炭源和氣源；有機(jī)硅樹(shù)脂本身具有很高的阻燃性。它們均是液體無(wú)溶劑膨脹型防火涂料的理想成膜物。

　　液體無(wú)溶劑涂料的研究目前主要集中在重防腐涂料、地坪涂料和特殊用途涂料領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)關(guān)于無(wú)溶劑防火涂料的研究很少，僅上海涂料研究所“九·五”期間在聚酯無(wú)溶劑防火涂料方面做過(guò)一些研究，但從其試驗(yàn)報(bào)告看，它與目前市場(chǎng)上較好的溶劑型防火涂料，甚至水性防火涂料相比有明顯差距。它采用傳統(tǒng)的P-N-C防火膨脹體系，根據(jù)這一膨脹體系理論，只有當(dāng)阻燃劑的總量達(dá)到一值定后(如60%-70%)，涂層才會(huì)產(chǎn)生比較理想的膨脹層，顯然這一要求是很難滿足的。要想使無(wú)溶劑體系產(chǎn)生較好的膨脹層，可從以下幾方面入手：

　　第一，提高樹(shù)脂體系對(duì)阻燃顏填料的容忍度，采用恰當(dāng)?shù)幕钚韵♂寗M可能地降低體系的粘度；提高阻燃材料在配方中的用量。

　　第二，提高阻燃劑的效率，減少阻燃填料的用量，合理利用磷酸三聚氰胺、磷酸季戊四醇酯、磷酸三聚氰胺季戊四醇酯等多功能材料；

　　第三，開(kāi)發(fā)新型膨脹體系，如氨基苯磺酸鹽、氨基磺酰對(duì)苯胺等自膨脹材料的合理利用。對(duì)聚磷酸銨-三聚氰胺-季戊四醇膨脹體系而言，要取得良好的膨脹效果，必須使這三種材料在涂料中的含量達(dá)到一個(gè)較高的值，如果能使其所需的用量由當(dāng)前的60%-70%，下降到一個(gè)較低的值，則制得高效無(wú)溶劑防火涂料就成為可能。

　　第四，提高樹(shù)脂本身的阻燃能力，減少阻燃劑在配方中的用量。因?yàn)榛瘜W(xué)結(jié)合的阻燃元素比物理拼合的防火效率要高得多，所以要盡可能使用本身含有阻燃元素的樹(shù)脂，如有機(jī)硅樹(shù)脂等。

　　四結(jié)語(yǔ)

　　一個(gè)國(guó)家環(huán)保型涂料占全部涂料總量的程度，代表著這個(gè)國(guó)家科技發(fā)展的程度。美國(guó)在1999年，水性涂料所占比例為61.1%，高固體分涂料占10.7%，粉末涂料占8.7%，輻射固化涂料占1.0%，傳統(tǒng)的溶劑型涂料僅占18.5%；而我國(guó)傳統(tǒng)的溶劑型涂料約占55%，水性涂料約占41%，其他約占4%。通過(guò)這些數(shù)據(jù)的比較，可以明顯地看到我國(guó)涂料工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。

　　隨著環(huán)保法規(guī)和勞動(dòng)法規(guī)的不斷健全，環(huán)境友好型、低或零VOC排放的新型防火涂料的研發(fā)已越來(lái)越引起人們的重視。在實(shí)際應(yīng)用中，水性防火涂料仍有許多有待改進(jìn)的地方，如冬季施工困難、對(duì)濕氣敏感等。在沒(méi)有徹底解決這些問(wèn)題前，水性防火涂料尚無(wú)法與溶劑型防火涂料相抗衡。液體無(wú)溶劑防火涂料對(duì)環(huán)境、人體完全無(wú)害，一次可厚涂，耐化學(xué)品性質(zhì)優(yōu)異，一旦開(kāi)發(fā)成功，將在很大程度上取代溶劑型防火涂料的市場(chǎng)地位。