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防火材料行业技术发展报告

作者:admin    新闻来源:中国消防协会防火材料分会    点击数:    更新时间:2011-2-23
 

一、国内外经济发展对本行业的技术创新要求

    建筑和其它构筑物中使用的材料、产品及组件的火灾危险性,需要我们长期给予关注和加以规范。大多数可燃性气体、固体或液体已为大家所认识和了解,并已对其生产、运输和使用进行了管理和控制,以前当可燃材料作为建筑结构部件时,其防火规定要比作为装饰、装修材料严格得多,但我们更深入地了解此类产品造成的火灾后,发现最近几年建筑内装饰、装修材料的火灾危害性和风险性不断增加,因而倍受重视。


    一种新型的防火板材——聚合秸秆多功能防火板材被选为第29届奥运会主会场——国家体育场“鸟巢”工程的防火材料。这种防火板材以优良的防火、防水性能、较高的强度、较轻的重量、符合环保要求和价格低廉击败国际国内众多的竞争对手脱颖而出,意味着中国的民用防火板材性能走到了世界的前列。

    TM是一种由三聚氰胺树脂制备的柔韧性的开孔泡沫。这种由纤细而易成型的丝线构成的精细三维网状结构的热固性塑料具有良好的吸音性能,极低的密度,B1级阻燃性能,无纤维结构,环保易于安装等特点。在建筑业,机器制造工业,交通工具(飞行器,火车,汽车等)以及在日用品行业得以广泛应用。Luran®S具有高度的耐热性,耐化学性以及卓越的耐侯,耐老化和耐黄变性。即使长期暴露在户外,这种丙烯腈、苯乙烯和丙烯酸酯共聚物也不会出现常见的黄变现象。覆有Lura®S薄膜的门、窗等建筑部件可耐受雨水、阳光、极度寒冷的考验,还具有优秀的抗紫外性能,因而受到越来越多的用户青睐。

    又如,国外对透明防火涂料的研究起步较早,专利最早出现在1948年,从20世纪60年代至今,透明防火涂料的研究非常活跃并取得了较大进展。但由于透明防火涂料与通用涂料相比,既要求其具有良好的理化性能和优异的装饰性能,又要具有良好的阻燃性能,所以开发工作的难度很大。即便在国外也很少有完全成熟的产品,涂料体系的稳定性较差,目前在市场上还没有使用寿命超过3年的产品。

    根据国外发达国家的同类技术经验和我国广大用户不断提出的更高要求,防火涂料的开发与应用中还存在一些差距和问题。如多数企业的生产规模都不大,工艺流程自动化水平不高,不少产品的配方工艺大同小异,缺乏固有特性;对专用于防火涂料的原料研究不够,缺乏专用于膨胀型防火涂料的树脂;防火涂料生产与施工的设备还不配套;防火涂料在工程中应用,对类型品种的选择、保护层厚度的确定、施工质量的监管、使用过程中的维护修复等都存在着问题。在实际工作中,发现目前消防执法中对各种装饰材料的阻燃监督依旧停留在“经验时代”。有些娱乐场所都未对各种可燃装修进行阻燃处理,其防火意识不强,而有些防火涂料价格偏高,阻燃效果不佳也是存在的瓶颈。

    近年来通过国外先进技术的引进,我国的防火材料技术有了较大的提高,特别是在绿色、新型及高科技含量防火材料方面,有了长足的进步,防火材料的综合性能有了较大的改善,但是与国外先进的防火材料相比,还存在着较大的差距。在引进吸收的基础上,通过我国的自主研发能力,勇于创新,使我国的防火材料技术及产业得到快速发展。

    二、本行业的技术发展趋势

    防火材料技术涉及的内容十分庞杂。
为发展我国社会发展和目标所需求的技术,按照消防技术选择原则给出技术选择,确定发展顺序,将所需技术归为防火涂料技术、防火板材技术、防火密封材料技术、阻燃装修材料技术等。
    结合对国外已有的和较为成熟的技术主要采取引进为主,消化吸收后集成创新为辅。在世界上正在、将要研发的消防技术领域中,选择我国有一定技术积累并对消防事业有重大牵动作用的高新技术,特别是世界领先的能够提高消防产品品质、降低生产成本的绿色技术,整合资源、集中力量,优先发展。即结合消防技术的选择原则和发展途径,做出我国发展消防技术的选择和发展顺序。

    从增加产品安全与实用性出发,提高持久耐用性,推出节省能源、资源与成本的产品,是近年来防火材料市场发生的变化。从这此新产品可以看出,该领域产品更新换代快,正向着高效、节能、环保、节省方向发展。

    2.1防火涂料技术发展

    无机阻燃剂中又以磷系阻燃剂为主要发展趋势。国内外在阻燃剂方面努力向超细化、微胶囊化、表面处理、协同增效复合化等方面进行产品开发。新型卤系阻燃剂的发展趋势是提取高分子量,改进分子结构,添加防滴落助剂,提高耐热性、耐喷霜性、加工性和卫生安全性,同时找寻多溴二苯醚的代用品也将受到重视。总而言之,多功能化、阻燃性能突出、环保且寿命长是防火涂料。

    无机型的防火涂料从节省能源、降低成本、防污染等方面来看,具有有机防火涂料无法达到的优点,是一个很有潜力的研究发展方向。研制一种防火性能好、理化性能优良、成本低的透明无机防火涂料的意义就不言而喻了。合成高效稳定的阻燃剂和将成膜树脂与阻燃体系结合在一起是透明防火涂料研究的方向。如合成低聚磷酸酯可用做透明防火涂料阻燃体系的脱水催化剂;含发泡剂组分的改性氨基树脂用做成膜树脂可减少阻燃剂用量;将阻燃剂接枝在成膜树脂上可提高防火涂料的使用寿命。目前国外已开始研究集催化、成炭、发泡于一身的高效阻燃体系,如果研制成功,就可与常用装饰性清漆结合,制备出使用寿命长的透明防火涂料。

    防火涂料关键部分是阻燃剂,近年来,阻燃技术的研究和阻燃产品的开发应用已受到各界重视。主要的发展方向有:

    (1)开发多效、高效、低水溶性脱水成炭催化剂和发泡剂;

    (2)多种阻燃剂协同作用合理搭配;

    (3)树脂的拼合改性,完善防火涂料的防火性能和理化性能;

    (4)膨胀型和非膨胀型防火涂料相结合;

    (5)无机无卤膨胀型防火涂料。

    2.2防火板材技术发展

    相比传统的板材,现代新型环保的板材更受人们的喜爱。不但是价格因素的关系,人们环保意识的增强也是一个很重要的推动。环保的时尚让板材制造商们不能只单单的关注原料的价格和工艺,对原料的选择上也有了非常高的要求。高层建筑的增多,出现的防火要求和高强度要求也在重新考验着板材的性能。一些易燃板材已被限制使用,人们对环保和健康的关注也对板材提出了更高的标准。

发展方向有:
    (1)板材无机化

    硬硅钙板是代表90年代国际先进水平的理想钢结构耐火保护新型装饰防火板材,特别适用于高层(超高层)高级写字楼、高级宾馆、大型商业中心、娱乐中心、计算机房、大型工业厂房、库房等钢结构建筑及防火重点区域的防火保护和装饰工程。

    (2)板材轻质化

    Palusol®防火板材为一种膨胀型建筑材料,其主要成份为水合硅酸钠,受热后会膨胀。在建筑中采用内置Palusol®板材,反应温度低(100°C就开始膨胀),反应时间短,并在一定时间内(长达120分钟)保持良好的防火和隔烟性能,达到隔热和噪音隔离的效果。该材料还具有质量轻、厚度薄的特点,利于降低建筑构件成本。由Palusol®板材制成的防火门、防火套管等建筑部件效用长达数年之久,是长期安全防火的明智选择。

    2.3防火密封材料技术

    在国内已开发成功并大量应用于防火封堵工程的建筑防火封堵材料主要是通过添加卤素阻燃剂来获得优良的阻燃性。在火灾发生时,虽然卤素材料有良好的阻燃效果,但是会释放出大量的烟雾和氯化氢气体,这些烟雾和氯化氢气体会刺激人眼和呼吸系统;阻碍消防人员和救援人员的灭火和抢救工作;并可导致单纯由火所不能引起的电器系统开关和其他金属物件的腐蚀。近几年来,越来越多的国家已制定或颁布法令,对某些制品进行燃烧毒性试验或对某些制品的使用所释放的酸性气体做出规定,取代卤素阻燃剂开发无卤阻燃剂已成为世界阻燃材料领域的发展趋势。

    随着国际上热膨胀防火技术(IntumexTechnology)的不断发展,研制和应用具有高效膨胀阻燃性能、满足环保要求、施工更加方便,并且价格相对低廉的新型系列建筑贯穿防火封堵产品已经越来越受到本行业的重视。

    (1)高效的膨胀阻燃效果

    在发生火灾时,本系列产品具有高超的阻燃功能,当燃烧温度低于200oC时能够吸热膨胀,膨胀后的体积超过原体积的3倍至10倍,足以全部堵塞建筑结构的间隙或管线设备穿孔周围的空隙部分,并且能够封闭各种塑料管、电缆绝缘层和管道保温层被烧毁所造成的空隙和孔洞,使在起火场内达到防火、防烟的独特效果;当燃烧温度继续升高时,膨胀后的材料能形成高强度的隔热炭化保护层,其阻燃时间可达4小时而不致被破坏,从而使各个防火分区之间互不影响,将火势控制在火源的防火分区之内,使建筑物火灾的损失降低到最低。

    (2)低烟、无毒害性能

    应用热膨胀防火工艺制备的上述系列防火封堵产品具有在燃烧过程中发烟量少、无毒性、无腐蚀性气体产生,遇火会膨胀;对长时间或重复暴露在火焰中有极好的抵抗性等优点。FSP无卤膨胀有机防火堵料属于新型的有机防火堵料,在火焰的作用下其体积膨胀倍率大于3,耐火极限为一级(大于240min)。适用于建筑结构间隙、绝缘管、电线电缆及金属管道的贯穿防火封堵,尤其适用于现有非膨胀型有机防火堵料难以保证防火封堵效果的密集分布电缆孔(隧道)的防火封堵。

    WFC水基无卤膨胀防火密封胶由化学合成的弹性体制成,单组分,既开既用型。
适用于各种贯穿孔及建筑接缝的防火封堵,尤其适用于灵敏度高、填充密度大的信号电缆的防火封堵。在火焰的作用下其体积膨胀倍率大于3,耐火极限为一级(大于240min),表干时间小于30min。
    CPB复合型超级膨胀防火板是一种全新概念的建筑防火封堵产品,膨胀倍率大于10,耐火极限为一级(大于240min),主要用作大开孔防火封堵,包括空开口、多根电缆的贯穿孔、竖井、总线槽及电缆桥架的贯穿防火封堵,完全可以替代传统的有机防火堵料、无机堵料、阻火包、无机耐火板等材料,应用复合型无卤膨胀防火板进行防火封堵可以实现干法施工,大大地缩短施工周期,降低工程成本

    建筑排水PVC管用阻火圈主要用于建筑排水系统不同规格PVC管的防火,防火封堵时间为3分钟,火灾发生时可以在较短的时间内封闭PVC管的贯穿孔,有效地防止火焰和烟气延排水系统的蔓延。

    2.4阻燃装修材料技术

    应当加强新产品的研发工作,例如开发在性能、价格及环保方面都可为用户承受的无卤阻燃材料,开发具有独特性能(如低渗出、高流动性、高耐热性、与玻纤相容等)的改性型阻燃工程塑料(如聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二酯及它们的合金等),特别是无卤膨胀型成炭阻燃材料。从保护人类生态环境及人类健康考虑,我们开发的新型阻燃材料除了应满足一般要求外,还应具备下述生态及环保特点:①对人、动物及植物无害;②难迁移,即阻燃剂不因蒸发或洗提而从材料中释出;③热裂或燃烧时释出的有毒及/或腐蚀性气体(包括烟尘)量低;④易回收,不恶化或较小恶化机械回收产品的性能;⑤与环境相容,即对环境无害,或能在环境中安全降解。

    (1)采用阻燃材料是提高防火安全水平,减少火灾损失的战略性措施之一,它有助于改善人们的生活质量,有助于减灾和保护环境。只有通过阻燃,才能保证高分子材料在现代社会中的安全使用。赋予产品阻燃性,是社会和制造商对消费者应有的承诺。

    (2)阻燃高分子材料正面临来自愈来愈严格的阻燃标准和环保法规的挑战,今后使用的阻燃材料,必须同时满足这两方面的要求,两者必须兼得。

    (3)中国的阻燃材料工业应调整产品结构,提高产品档次,根据实际情况,适期加速阻燃材料的无卤化进程。但在相对长时期内,一些性价比优良和与环境兼容的溴系阻燃材料的应用前景仍然是肯定的。

    (4)中国应逐步推广采用阻燃材料,在一些高新技术产品和与人们大众安全息息相关的产品中采用阻燃材料,以提高整个社会的防火安全水平和产品使用的安全性,并与国际接轨。而为了实现这一点,应大力推进我国阻燃法规和标准的建设。

    2.5绿色防火材料技术

    绿色消防技术是以绿色化学和阻燃技术为基础,以可再生资源或可循环使用的材料为原料生产阻燃材料,尽力实现阻燃材料的低毒、低烟和无污染性。绿色消防技术涉及的面很广,例如洁净阻燃技术,这方面的技术开发成功将使建筑防火材料的防火性能得到改进,从而减少建筑物的火灾荷载量,减缓火势的蔓延,降低材料燃烧时的烟气浓度和毒性,为火场疏散逃生创造条件,并且还可从根本上降低起火成灾的几率。
浙江嵊州市电缆防火附件厂推出了其研究开发成功的多项高科技绿色名优防火产品——封闭式槽盒、耐火隔板、防火包、防火堵料、防火包带、复合玻璃钢桥架、钢结构防火涂料、水性电缆防火涂料、核工业用防火防辐射产品等。这些产品大部分不含卤化物、苯系列物质和重金属化合物,获电力、中国石化、化工、邮电、中国工程建设、中国建筑等行业定点推荐,广泛应用于核工业、电力、石化、化工、冶金、邮电和高层建筑等行业。

    (1)环境友好型防火涂料

    随着对环境污染的日益重视,挥发性有机物(VOC)含量很高的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的控制。环境友好型涂料主要有水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等,其中水性防火涂料和无溶剂型防火涂料具有广阔的发展前景。此外,高固体分防火涂料(固含量超过60%)及液体无溶剂涂料都是具有发展前景的环保防火涂料。我国市场上目前溶剂型防火涂料约占55%,水性涂料约占41%,其他约占4%,与西方发达国家差距较大。

    (2)SDH水性隧道防火涂料

    太原市消阻燃实业有限公司展出了SDH隧道防火涂料,该涂料为水性隧道防火涂料,产品完全无毒、无污染、干燥快、防火阻燃性能优越,又有隔热、隔音等功能,此外,该涂料防火性能好、粘结力强、抗冻、抗潮、耐火、耐候性好。

    (3)WCP-60水性电缆防火涂料

    随着社会的进步,对人的健康和环保要求的重视,溶剂型电缆防火涂料存在诸多不足,为此浙江嵊州市电缆防火附件厂采用新工艺技术路线研制成功符合环保要求的WCP—60水性电缆防火涂料,该涂料涂膜遇火膨胀生成均匀致密的蜂窝状隔热层,有良好的隔热防火效果。抗弯性好,并具有耐水、耐油、耐盐、耐候等特点,各项指标符合GA181—1998《电缆防火涂料通用技术条件》的规定,是替代溶剂性电缆防火涂料的最佳新产品。

    (3)无卤有机电缆防火堵料

    烟、毒是火灾中最具危险的有害因素,实践证明:85%以上的死亡者是由于吸入烟尘和有毒气体昏迷致死。为减少火灾人员伤亡,降低烟气中毒死亡率,阻止有毒烟尘通过电缆、电缆等穿墙孔洞向邻近蔓延,浙江嵊州市电缆防火附件厂经科技攻关,研制开发成功EFB型无卤有机防火堵料。在此次展会上,该厂展出了EFB型无卤有机电缆防火堵料,此堵料具有阻燃效能高、低温柔韧性好、无卤酸气体释放和烟雾量低等特点。在炎焰作用下,不产生刺激性气体和烟雾,避免了有毒气体对人体的侵害和对电气系统开关、设备的腐蚀破坏,一不定期的遇火膨胀能力对火焰和烟气的封堵效果更加可靠。

    2.6新型防火材料

    (1)新型阻燃剂

    ZRY天然纤维阻燃液,是一种具有良好阻燃防火性能的新型阻燃剂。它无色透明、无毒、无味、不腐蚀,凡棉织物、麻织物、木材、纸张、纤维板、刨花板、胶合板及其他的植物纤维制品,经ZRY阻燃处理、整理后,就有显著的阻燃防火效果,它遇火不燃烧(仅呈现局部炭化),能有效地抑制火焰的蔓延,阻止火灾的发生。

ZRY天然纤维阻燃液经国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检验合格,各项技术指标均达到或超过国标GA159-1997标准:
    (2)新型防火板

    WA-F防火板是太原市消阻燃实业有限公司最新研制的一种新型防火装饰板。具有不燃、耐火、隔热、吸声、耐腐蚀、低密度、防虫蛀等特点。板材强度高、板质轻、价廉、安装简便,是一种良好的不燃性装饰材料。

    (3)透明防火清漆

    PR透明防火清漆系饰面型防火涂料,是一种集装饰性和防火性为一体的特种涂料。该涂料具有优良的防火性能和理化性能,更具有高档的装饰性能。其特点是透明度好、漆膜平整、光滑、美观、干燥快、施工简便等特点。使用后能保持基材原有纹理和色泽,是现在装饰及防火保护超时代的一种新产品。

    (4)高性能阻燃织物

    上海伊贝纳纺织品有限公司展出的NomexKermel/ViscoseFR系列面料具有如下特性以成为卓越的防护面料:织物采用抗燃的纤维,可用在高热、火焰、电弧等危险情况,在高温下不会熔化、燃烧及熔滴;加入P140碳芯纤维,使织物更具有抗静电能力;所有的织物通过碳氟化合物的处理,达到了防水、防油、污渍易除的效果。或采用亲水处理来增加水汽蒸发、提高在炎热气候下的穿着舒适度;防护面料无论水洗(或商业洗涤),织物的防护性能不会降低,具有良好的结构稳定性;即使洗涤温度上升至950C也不会发生缩水及褪色现象;耐酸碱、抗腐浊、高强度、耐摩擦,使用寿命超过一般制服或经防护处理过的棉制服的6倍;透气性好、重量轻,柔软舒适。

    (5)蒸呢布、衬布系列

    上海伊贝纳纺织品有限公司展出的蒸呢包布具有独特的缎纹工艺,使面料在加工整理后达到了外观挺括,尺寸稳定和完美手感,从而提高了面料的档次,特别适用于全毛、混纺和仿毛产品的后处理。蒸呢布、衬布系列的投产,推动了国内同类产品质量的提高,所以产品一经推出,便受到业内及各大厂家的广泛关注与青睐,从而迅速占领了国内市场。

    (6)复合型防火防腐桥架

    FQ复合型防火防腐桥架,以无机不燃材料为基体,内外表面复合有机高分子难燃材料制成。具有氧指数高、防火性能好;拉伸、弯曲、压缩强度高;刚性好、耐腐性、耐候性好等特点且价格较低,适用于户内外的各种环境条件。FQ复合型防火防腐桥架与普通钢桥架相比,具有优异的防火防腐性能,勿需再进行防火处理;桥架重轻,安装维护方便;耐腐蚀性强;桥架整体美观、漂亮;性能价格比好等优点。FQ复合型防火防腐桥架适用于化工、石油、电力、通讯、冶金、建筑等各个行业、各种电压等级的动力电缆、控制电缆、通讯电缆等的敷设,特别适用于重要回路及有防火防腐要求的场所。

    (7)超大跨度曲线防火卷帘

    超大跨度曲线防火卷帘(无机折叠特级防火卷帘)是英特莱科技人员突破传统传动方式设计的无机纤维复合防火卷帘或无机特级防火卷帘,采用该公司特别研制的机械装置,可以实现圆形、U形、L形、折线形等多种形式的防火分隔。

长度可达百米,高度可达20米,为现代建筑创造了真正的开阔大空间。
    三、产业动态

    材料火灾危险性评价是近年来发展的新的研究方向。有许多可变因素会影响这个过程,这些可变因素包括材料的性质、结构、环境条件和室内火灾效应。因此,不同材料的火灾危险性不仅取决于其本身的物理化学特性,还与其应用情况有关。例如,同样的纺织物用在墙上和吊顶上时与用在地板上的火灾危害性和风险性都是不同的,折叠堆放的报纸与同重量松散放置的报纸的燃烧过程也相距甚远,放在饭店大厅中的圣诞树着火后比放在家中的圣诞树燃烧起来要猛烈得多。因此,需要开发一种能对材料、产品及其组件在其可能的应用范围内评价其火灾危险性的方法。

    最后,当评价材料、产品及组件的火灾危险性时,须注意下列问题:

    ·产品的着火难易性如何?

    ·材料具有自发热(self-heating)特性吗?如果有,在什么情况下其自发热性会使其自燃?

    ·不同的点火源在不同的点火密度和暴露时间下,怎样才能被点燃?

    ·产品一旦着火,其火焰增长速率和传播速率有多快?

    ·在什么情况下火焰会蔓延至附近区域?

    ·火将变得多大,会燃多久?

    ·作为时间的函数,释放的热量会有多大?

    ·产品燃烧时会产生

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