前言

    我國的鐵路、公路隧道已超過6 875座，總長度近8 000 km，均為世界{dy}。隧道不僅承擔著交通運輸?shù)娜蝿?，還起著光纜、電纜甚至是輸油管、輸水管通道的功能。雖然作為隧道內(nèi)主體建筑的鋼筋混凝土構(gòu)件是不燃性材料，在火災發(fā)生的短時間內(nèi)，隧道內(nèi)著火現(xiàn)場的局部溫度會迅速升至1 000℃左右，隨著溫度的持續(xù)升高，混凝土內(nèi)結(jié)合水變成蒸汽膨脹，產(chǎn)生壓力，導致混凝土表層發(fā)生炸裂，產(chǎn)生大的塌陷，隧道襯砌和結(jié)構(gòu)也受到破壞，加劇了疏散和救援人員的生命危險，其經(jīng)濟損失巨大。隨著我國隧道的不斷增多，隧道的結(jié)構(gòu)防火保護已經(jīng)是一個重要的研究課題。我國已出臺相關(guān)法規(guī)對此予以強制執(zhí)行，以提高隧道在火災中的安全系數(shù)。

目前，在國內(nèi)生產(chǎn)隧道裝飾涂料的廠家很多，雖然其裝飾性能達到了一定的標準，但其裝飾性較差，而且涂層比較厚，在長期潮濕的情況下易產(chǎn)生霉變，容易脫落，不具有阻燃性，從而導致其裝飾使用性能大大降低，本文研制的防霉阻燃裝飾涂料與現(xiàn)有各種水性防火涂料相比，具有阻燃、防霉、防水、防潮、附著力強、裝飾性強、md無味、使用壽命長、施工方便等特點，特別是經(jīng)過納米材料改性后在耐堿性、耐水性、耐擦洗性、耐污性方面得到了極大的提高，適用于高速公（鐵）路隧道、海底隧道，城市地鐵隧道的防霉阻燃和保護。

1試驗部分

1.1試驗原料

    丙烯酸乳液，市售；二氧化鈦、三氧化二銻、氧化鋅、硼酸鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硅灰石等，工業(yè)級，市售；分散劑、潤濕劑、消泡劑、增稠劑等，工業(yè)級，陶氏；成膜助劑，工業(yè)級，伊斯曼；防腐劑，德國舒美。    

1.3防火涂料的制備

    {dy}步：將適量的分散劑、潤濕劑和消泡劑等分散在定量的水中分散備用；

    第二步：開動攪拌，轉(zhuǎn)速為800 r/min．依次加入阻燃劑和顏填料等；

    第三步：提高轉(zhuǎn)速(大約為2 500 r/min)，攪拌15～20 min后用砂磨機研磨至細度40～50μm;

    第四步：為了防止破乳，調(diào)漆時轉(zhuǎn)速降低至800 r／min以下加入乳液，再加入其他助劑等，攪拌均勻；調(diào)制黏度，調(diào)節(jié)PH值為8～9，即得成品。

1.4防火涂料樣板的制備

    防霉阻燃隧道裝飾涂料防火性能檢測樣板依據(jù)GB 12441-2005《飾面型防火涂料》的要求制備。

1.5檢測依據(jù)

    防霉阻燃隧道裝飾涂料防火性能依據(jù)GB12441-2005《飾面型防火涂料》來檢測，在國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測結(jié)果如表2。

    防霉性能檢測依據(jù)GB/T1741-2007《涂膜耐霉菌性能測定法》來檢測，在廣東省微生物分析檢測中心

分析檢測結(jié)果如表3。

    檢驗結(jié)果表明，本文研制的防霉阻燃隧道裝飾

涂料耐霉菌性能突出，至少可耐8種霉菌。

    防霉阻燃隧道裝飾涂料其他指標依據(jù)GB/

T9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》和GB/T9756-2009《合成樹脂乳液內(nèi)墻涂料》來檢測，經(jīng)陜西省裝飾裝修材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站結(jié)果如表4。

2結(jié)果與分析

  上述檢測結(jié)果表明：本文研制的防霉阻燃隧道裝飾涂料理化性能優(yōu)良，防霉菌性能突出，防火性能達到國家飾面型防火涂料一級標準要求，是一種應用前景廣闊的環(huán)保型防火裝飾涂料。

2.1基料的選擇

    基料對涂料的性能起決定性的作用，對于防火涂料而言，基料還必須與阻燃劑相匹配，構(gòu)成一個穩(wěn)定有效的防火體系，在防火涂料中基料含量是一個非常重要的因素。作為防火涂料基料的乳液，不同類型的乳液由于結(jié)構(gòu)上的差異會產(chǎn)生不同的耐火性能，試驗中考察了6種不同丙烯酸乳液對涂層耐火性能的影響，其結(jié)果如表5。

   從表5中可以看出，上述6種不同的丙烯酸乳液作為基料的耐火時間都能達到要求，但進口的硅丙乳液耐火時間最長，這是由于涂膜與火灼燒時硅丙乳液中的硅原子上的有機基團發(fā)生氧化斷裂分解，形成的無機硅氧主鏈結(jié)構(gòu)能使它與底材在高溫時緊密結(jié)合，而不會發(fā)生斷裂現(xiàn)象。因此，硅丙乳液作為成膜物質(zhì)最為理想，經(jīng)過大量試驗，防火涂料的基料用量在22%～25%為宜。

    本文研制的防霉阻燃隧道裝飾涂料以丙烯酸乳液作為基料，同時加入了納米無機硅溶膠，形成有機·無機復合防火涂料。硅溶膠(H2Si02)是以Si02為基本單位在水中的分散體，其粒徑尺寸一般在10～40nm，具有高度的滲透性和不燃性，納米Si02粒子具有極小的尺寸效應和表面界面效應。其極強的活性表面與丙烯酸乳液中的有機聚合物分子鏈相結(jié)合，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，對聚合物起增強作用，因此，該有機一無機復合涂料對防火涂料理化性能指標的提高有積極作用，與阻燃劑體系的匹配性、親和性更好，從而提高了耐火隔熱性能如。

2.2阻燃劑的選擇

    本文研制的防霉阻燃隧道裝飾涂料阻燃劑氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化二銻、硼酸鋅等組成。涂料中加入了氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化銻、硼酸鋅等無機阻燃劑，氫氧化鋁、氫氧化鎂都是無鹵無材料，在高溫下分解，會產(chǎn)生水蒸氣并吸收大量的熱量，大量的水蒸氣也可擬制煙氣的生成，另外反應生成的AI203又是無機耐火材料，與燃燒的其他碳化物一起可在表面形成保護層，具有很好的防火隔熱效果。防火涂料體系中的硼酸鋅在高溫時可在保護基材的表面形成玻璃狀薄片，從而起到隔絕空氣和隔斷火焰的作用，對基材提供有效的、持久的防火阻燃保護。三氧化二銻本身的阻燃性不是很明顯，但在試驗中發(fā)現(xiàn)當三氧化二銻與上述阻燃劑合用時有協(xié)同增效作用，能明顯提高涂層的阻燃性，延長耐火時間，但隨著其用量進一步增加，過剩的三氧化二銻只起到無機顏填料的作用，從試驗結(jié)果可以看出(見圖1)，3%～4%的三氧化二銻與其他阻燃劑會產(chǎn)生良好

的協(xié)同效果，可明顯提高涂料的防火性能。

    通過試驗證明防霉阻燃隧道裝飾涂料中的復合阻燃劑有相互協(xié)同作用，使涂層有效地阻止火焰和熱量，降低熱量向內(nèi)部傳遞速度，推遲其溫度升高和強度變?nèi)鯐r間，從而提高了耐火極限。通過大量的試驗最終確定m(氫氧化鋁)：m(氫氧化鎂)：m(三氧化二銻)：m(硼酸鋅)為1：1：0.3：0.5時可以得到{zj0}的防火效果，阻燃劑用量在涂料總量的35%～40%時防火性能{zh0}。

2.3顏填料的選擇

    本文研制的防霉阻燃隧道裝飾涂料除具備有防火功能外，還具有良好的裝飾性，涂料中加入了鈦白粉、硅灰石、氧化鋅等顏填料。

    鈦白粉是最重要的白色顏料，性能穩(wěn)定，對大氣中的各種化學物質(zhì)的侵蝕成惰性，對光吸收少，而散射能力大，因此其光學性能極好，耐候性特好，耐熱性能好。    填料有沉淀硫酸鋇和硅灰石等，沉淀硫酸鋇化學穩(wěn)定性好、耐熱、熔點大于1500℃以上，在涂料中分散性和滲透性好，可以提高涂膜的厚度、硬度和涂裝施工性能。硅灰石是一種針狀填料，有著極好的耐光性和耐腐蝕性。絹云母是具有片狀結(jié)構(gòu)的填料，能增強涂膜的韌性、耐火和耐水性。

    本文研制的防霉阻燃隧道裝飾涂料在水、基料量、助劑量、阻燃劑量相同的條件下，分別考察了硅灰石、云母粉、沉淀硫酸鋇等不同埃料對防火性能的影響，通過試驗確定，絹云母、硅灰石和沉淀硫酸鋇用量在1 0-70使用量涂料性能{zj0}。

    本文研制的防霉阻燃隧道裝飾涂料加入了微量的納米氧化鋅，納米氧化鋅對紫外線有較強的吸收作用，防霉fj性能好，對微生物（xj、霉菌等）具有很強的sj能力，納米氧化鋅和進口防霉劑復配后，使得該涂料長期在陰暗潮濕的環(huán)境下使用，其耐霉菌性能突出。試驗發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋅的加入能顯著減少涂料的發(fā)煙量，又能提高涂料的阻燃性能，因此能有效地降低火災時煙氣對人體的毒害作用，試驗中還發(fā)現(xiàn)用餐在l.O%—1.5%較好。同時納米氧化鋅的加入提高了涂膜的耐污性、耐擦洗性、耐老化性、附著力、抗沖擊性和耐水性等其他性能。

    通過多次試驗確定了防霉阻燃隧道裝飾涂料中顏填料用量在15%—20%為宜（見圖2），適量的顏填料可提高涂膜的強度、硬度和耐火極限。

2.4助劑的選擇

    為了保證防火涂料的性能，在配方中必須加入各種助劑，雖然用量小，但作用大，可以提高和改善防火涂料的貯存穩(wěn)定性和施工等性能。有潤濕分散劑、消泡劑、增稠劑、成膜助劑、防霉劑等。

    3應用

    本文研制的防霉阻燃隧道裝飾涂料填補了隧道裝飾涂料行業(yè)的一項空白（已申請獲得國家專利），無論是在防火性能、防霉和裝飾性能等各個方面都優(yōu)子國內(nèi)其他隧裝飾涂料，在國內(nèi)技術(shù)具有{lx1}地位。防霉阻燃隧道裝飾涂料已經(jīng)在多條高速公路隧道裝飾工程中得到推廣和應用，同時也在實際工程中取得了可喜的成績，達到了預期的目的，也得到了建設單位的一致好評。

3.1酋用工程

    防霉阻燃隧道裝飾涂料于2009年3月首次涂裝在國道主干線連云港至霍爾果斯陜西境內(nèi)全線隧道，涂裝面積達15萬m2，施工質(zhì)量正常，兩年多運行情況良好，良好的裝飾性降低了駕駛員的視覺疲勞，

提高了行車安全。

3.2甘肅天水，定西隧道工程

    防霉阻燃隧道裝飾涂料于2010年5月涂裝在天水，定西全線隧道，涂裝面積達12萬mz，一年多來全線裝飾效果運行情況良好，得到甘肅高速公路管理處的高度贊揚。

4結(jié)語

    在Q、A固定的情況下，和L就成為了關(guān)鍵影響因素。樣板的膨脹高度低于樣板2#的膨脹高度，縮短了傳熱的距離，這是造成樣板1#比樣板2#背溫高的原因之一。更重要的是，熱老化對氯化石蠟-70阻燃能力的影響。涂層中包括樹脂在內(nèi)的有機可燃物受熱會產(chǎn)生大量高能自由基．OH，促使發(fā)生鏈式反應，氯化石蠟-70受熱后放出活性很強的Cl．，與合成材料中的氫原子反應生成HCI，HC1捕捉游離基HO．，破壞了燃燒的鏈式反應，抑制了樹脂燃燒的進行。以聚丙烯

為例，氯化石蠟的阻燃機理可簡述為： 熱老化的氯化石蠟一70中—Cl以HCl氣體的形式放出，受熱后活性很強的Cl-的減少，終止燃燒鏈式反應的能力下降，抑制樹脂等可燃物燃燒的能力減弱，這樣就會增加樹脂等可燃物的燃燒量。季四醇、樹脂等碳源在酸源的作用下脫掉小分子形成膨脹體碳化層，在燃燒過程中由于C1．對燃燒鏈式反應

的抑制作用會提高碳化層的厚度．C1．的減少，季戍四醇、樹脂等碳源更多的燃燒掉，碳化層質(zhì)量減少，進一步降低了碳化層的厚度，同時這些可燃物燃燒過程中放出大量的熱量也提高了鋼板背溫，并且碳化層的過分損失對與基材間的附著力會產(chǎn)生明顯影響。綜上所述原因，熱老化后的防火涂層中氯化石蠟．70的一系列性質(zhì)變化是造成涂層防火能力衰減的重要因素之一。

防火涂料與涂裝

3結(jié)語

    (1)120℃及150℃氯化石蠟-70發(fā)生了明顯的熱老化現(xiàn)象。

    (2)膨脹型防火涂層中氯化石蠟-70的老化是涂層熱老化后整體防火性能衰減的重要影響因素之。

    (3)影響機理為氯化石蠟-70中-Cl以C1的形式提前放出，減少了發(fā)氣量，更重要的是降低了阻燃能力，增加了燒蝕率，降低了碳化層的厚度。