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美信娱乐网 2022-08-18 20:14:18

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舰船防火涂料 海军装备技术研究所 杨光付 尹建平 曹京宜 火灾是海军舰艇多发事故之一,据资料,仅美国和前苏联在 1958 年 ~ 1989 年 31 年间,就发生了 100 多起舰艇火灾事故。舰艇之所以频繁发生火灾事故,这跟海军舰艇的结构特点有关,一方面,舱室大多具有密封性,通风不良,而且空间狭小,活动不便,一旦发生火灾,其后果将是灾难性的;另一方面,舰艇各舱室装有大量动力、武备、导航等系统和精密仪表,直接关系到舰艇的安全以及作战能力。在海军舰艇的防火中,比较经济实用的方式是涂装防火阻燃涂料 一、防火涂料的发展简况 防火涂料,是指涂装在物体表面,可防止火灾发生,阻止火焰蔓延传播,或隔离火源,延长基材着火时间,或增大绝热性能以推迟结构破坏时间的一类涂料的总称。 防火涂料按防火机理可分为膨胀型和非膨胀型两类;按用途和适用范围,可分为饰面型防火涂料、电缆防火涂料、钢结构防火涂料、预应力混凝土楼板防火涂料四种。其中,钢结构防火涂料按其涂层厚度又可分为厚涂型、薄涂型、超薄涂型三大类。 防火涂料是从无机阻燃涂料发展而来的,在该类涂料中含有大量的无机物质,如石膏、灰泥、水泥等,与水调和,涂敷于物体表面,依靠其对火焰的不燃性来实现防火目的。 1938年,美国人发明了第一个有机物膨胀型防火涂料,该涂料受热膨胀产生多孔碳化泡沫层,比无机阻燃涂料有更好的防火效果,这是防火涂料的一个重大突破。此后,国外防火涂料的研究与应用发展比较迅速。20世纪80年代以来,美、日、英、法德等国的防火涂料先后进入我国;特别是近几年,德国Herberts公司和英国Nullifire公司的超薄型钢结构膨胀型防火涂料,也通过了我国检测,进入市场销售。 我国从 1958年开始试制非膨胀型防火漆,1975年开始水乳化膨胀型防火涂料的研制与应用,1985年后进入蓬勃发展与产品系列化、标准化阶段。 二、舰用防火涂料的防火机理 海军舰艇结构有自身的特殊性,舱室众多,管路纵横交错,空间狭小,其钢结构虽然本身不会着火燃烧,但不耐烧,在火灾中极易导热;在火场高温作用下,裸露的钢结构会很快出现变形,产生局部破坏,甚至引起钢结构整体倒塌。涂敷防火涂料的防火作用机理有三点:一是足够厚的防火阻燃涂层对底材起到屏蔽作用,使钢结构不直接暴露在大火之中;二是防火阻燃涂层吸热分解放出水蒸气或二氧化碳等不燃气体,起到消耗热能、降低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气含量的作用;三是防火阻燃涂层本身是多孔轻质材料,其涂层受热膨胀形成碳化泡沫绝热层,其导热率仅为 0 . 2W/(m ? K) 以内,比钢材热导率 52 W/(m ? K) 低得多,从而有效地阻止热量的传递,推迟了底材受热破坏的时间,达到了提高耐热极限的目的。 舰艇使用防火涂料的部位主要有非阻燃电缆、非阻燃塑料制品以及钢结构舱壁、钢梁和钢柱等,因此对应选用电缆防火涂料、饰面防火涂料和钢结构防火涂料三大类。针对舰艇舱室结构的特点,主要以选用超薄型钢结构防火涂料为主。 三、舰用防火涂料的应用现状 目前,我军在舰船防火涂料的应用方面,与国外舰艇还存在一定差距,主要原因是国内防火涂料的生产技术水平较落后。美军舰用防火涂料主要有两个类型,一类是氯化橡胶改性醇酸,另一类是水基型防火涂料;涂装部位主要为人工操作间的舱壁和舱顶、生活舱、弹药舱、机舱、辅助锅炉舱、发射舱、泵舱、通风管道等的舱壁和舱顶。我军以往只在弹药舱涂装防火阻燃涂料,在新的配套体系中扩大到弹药舱、机舱、辅机舱、生活舱、指挥舱、工作舱、储存室等。 四、舰用防火涂料的技术性能指标 由于舰船常年活动在大洋、大海中,舰用防火涂料不仅防火性能要好,还必须能够经受高温、高湿、高盐分海洋环境的考验。舰用防火涂料的技术性能指标包含常规性能指标和耐火性能指标两项。常规性能主要有细度、粘接强度、耐水性、抗振性、耐酸碱性、耐油性、耐盐雾以及耐老化湿热等。耐火性能除了膨胀层强度、烟密度和毒性等共同的指标外,不同类型的防火涂料还有不同的要求,钢结构防火涂料有涂层厚度和耐火极限的要求,饰面防火涂料则有耐燃时间、火焰传播比值、质量损失、炭化体积等要求,电缆防火涂料有炭化高度要求等。 五、舰用防火涂料的发展现状 目前,舰用防火涂料主要为溶剂型,涂料中大量的有机溶剂给涂料存贮、涂装施工以及环境等带来了严重的问题。随着环保法规日益完善,人们对环境污染及人身健康日益重视,溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。涂料行业正致力于所谓“环境友好型涂料”的开发,其主要品种有:水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等。针对防火涂料而言,由于粉末涂料和光固化涂料的特殊性,仅水性和无溶剂防火涂料具有可观的发展前景。 水性防火涂料 水性涂料是以水为溶剂或分散介质的一种环保型涂料。水性防火涂料依成膜物性质大体可分为合成聚合物乳液型、水溶性树脂型、无机粘合剂型三大类,这三类涂料各有优缺点。 水溶性防火涂料主要以水溶性氨基树脂、脲醛树脂为成膜物,此类成膜树脂本身有较好阻燃能力且可帮助成炭,制成的防火涂料具有非常好的综合防火能力,并且涂层透明度高,具有较好的装饰性,但目前我国市场上水溶性树脂的甲醛含量太高,还难以满足环保对毒性的要求。 无机粘合剂型防火涂料是对环境最友好的品种,以硅酸盐水泥、氢氧化镁或其他无机高温粘合剂为基料成膜物,添加膨胀珍珠岩、矿棉等骨料及其他化学助剂和水等组成,以非膨胀型为主,其缺点是用量大,涂层厚。 合成聚合物乳液型防火涂料应用较多,主要以苯丙乳液、纯丙乳液、醋酸乙烯乳液等为成膜物,添加膨胀型阻燃剂及其他材料制成。但乳液型涂料尚有低温储存困难,耐水性、附着力等方面与溶剂型涂料相比有明显的不足,亲水性组分易从涂膜迁移出来影响防火效果等缺点。 高固体分防火涂料 所谓的高固体分涂料是指固含量超过 60% 甚至达 75% ~ 80% 的涂料,由于其含有机可挥发分比普通溶剂型涂料少,因而对环境的污染轻,并且一次施工可得到较厚的漆膜,因而很快被广泛接受。但由于涂料中仍含有大量溶剂,其应用也受到制约,只能是环保型防火涂料问世前的一种过渡产品。 液体无溶剂防火涂料 液体无溶剂涂料也称之为超高固体分涂料,具有很低含量的挥发性有机物,甚至能达到“零 VOC ”。它主要是以低分子量、低粘度的液体树脂及固化剂体系为基料,并用活性稀释剂来进一步降低体系粘度从而保证涂料体系的综合性能。可用于液体无溶剂涂料体系的树脂有:聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂等。 液体无溶剂防火涂料基本上不含挥发性有机物,对环境、人体完全无害,一次可厚涂,耐化学品性质优异,因而是取代溶剂型防火涂料的最佳品种。 随着军事装备的日益现代化,军事训练的不断加强,以及国内涂料技术水平及相关材料科学的不断进步,舰用防火涂料从研发到应用必将会获得越来越多的重视。

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