随着我国轨道交通的迅速发展，对轨道车辆的安全性及舒适性提出了更高的要求，用于轨道车辆的涂料除了具有常规的涂装性能外，还应具有防滑、绝缘、隔热、防火等特殊功能。目前在部分城轨车辆上，为避免因列车受电弓发生电击等故障而引起火灾等事故，需在车辆整个车体外表面喷涂防火粉末涂料，以确保列车运营安全。

材料的阻燃性，常通过气相阻燃、凝聚相阻燃及中断热交换阻燃等机理实现。抑制燃烧反应链增长的自由基而发挥阻燃功能的属于气相阻燃；在固相中延缓或阻止高聚物热分解起阻燃作用的属于凝相阻燃；将聚合物燃烧产生的部分热量带走而导致的阻燃，则属于中断热交换机理类的阻燃。但燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，实际上很多阻燃体系同时以几种阻燃机理起作用。

阻燃剂混合使用的协同阻燃机理，将现有阻燃剂进行复配，使各种作用机理共同发生作用从而达到降低阻燃剂用量并起到更好的阻燃效果。

结论：

（1）氢氧化铝和磷-氮阻燃剂复配使用能够既满足阻燃性能，又能够满足涂膜的外观、机械性能、上粉等性能；

（2）最佳阻燃方案（20%氢氧化铝+10%磷-氮）可以在不同体系的低光、平光配方中适用，其不会影响配方涂膜的性能。

（3）最佳阻燃方案（20%氢氧化铝+10%磷-氮）制作涂膜之后通过EN45545-2认证，达到EN45545-2 R1 HL3等级要求。

防火涂料要达到防火要求，须同时满足完整性、隔热性的要求。完整性要求防火涂料在整个火灾过程中须保持防火涂层的持续完整。构成非膨胀型防火涂料的主要组份为粘结剂、耐火填料和隔热填料。粘结剂不仅将防火涂料的耐火材料和轻质隔热材料粘结在一起，而且将防火涂料束缚到钢结构表面。这要求防火涂料不仅能隔热，而且防火涂料的抗热震性较好，因此，粘结剂作为非膨胀型防火涂料的关键组份之一，抗热震性好，能最大限度保持防火涂料的完整性。

常用的耐高温粘结剂主要有磷酸盐、硅酸盐和硼酸盐等。非膨胀型防火涂料选用性价比较高的硅酸盐粘结剂，该类粘结剂主要含有氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钠、氧化钙、氧化钛、氧化磷、氧化硫等金属氧化物或非金属氧化物。

从颜色上划分，非膨胀型防火涂料所用的粘结剂一般分为白色和黑色两种。白色粘结剂具有装饰效果，能改善涂料外观；黑色粘结剂价格低，主要用于性价比较高的防火保护场所。

钢结构水性防火涂料应从耐水性、耐腐蚀性、抑烟性能和力学性能等角度展开深入的研究。研发过程中需进一步参考各性能的作用原理和各个成分之间的相互反应过程，选择优异的树脂、膨胀阻燃体系 和颜填料，并对防火涂料配方中成分通过纳米技术、 微胶囊包裹技术等加以改性来提高涂层的各类性能。未来钢结构水性防火涂料研发不能只局限于提高防火性能，还应要求涂层在高湿环境下具备一定的耐水能力，保证涂层在火灾中不失效；在腐蚀环境下具备一定的防腐能力，避免腐蚀性离子对钢材的破坏；涂层自身应具有低烟化，为人的健康安全提供保证；在火焰和高温作用时涂层不开裂，为人员的安全撤离提供足够时间。

研制出具有多功能一体化的水性防火涂料已然成为未来钢结构防火涂料生产与应用的必然趋势，以更好地满足建筑行业对水性膨胀型防火涂料的需求。

钢结构具有强度高、韧性好、施工快、质量轻等特点，在现代建筑中得到广泛应用，它的性能对安全起着至关重要的作用。然而在火灾发生时，钢的温度会急剧上升至500 ℃，导致其承载能力迅速下降，10min后，温度迅速达到800 ℃，整个结构将崩塌，从而造成严重的安全事故，威胁人的生命安全。为了阻止钢结构在火灾中失效，防火涂料应用于钢结构已经成为当今建筑业的重要策略之一。防火涂料主要是对底材有隔热保护的作用，在火灾发生时可以延缓甚至阻止火焰的快速蔓延。钢结构防火涂料可按分散介质不同分为溶剂型防火涂料和水性防火涂料，相比于溶剂型防火涂料，水性防火涂料具有低毒、低 VOC、易储存、节约能源等优点。随着绿色观念深入人心，水性防火涂料已成为防火涂料行业的发展趋势。目前，国内外大部分学者已对钢结构水性膨胀型防火涂料展开深入研究，其核心目的是对钢结构水性膨胀型防火涂料的防火性能、耐水性能、耐腐蚀性能、抑烟性能以及力学性能进一步优化改进。

水性膨胀型防火涂料的防火机理是涂料分解吸收热量并伴随涂层膨胀发泡，生成了蜂窝状或海绵状炭层，致使火焰不能接触底材。此过程释放水蒸 气、二氧化碳和氨气等不燃性气体，稀释了空气中氧 气的浓度，阻碍了热量向钢材传递，进而保护了钢结构 。

测试方法的问题

钢结构防火涂料作为一类功能性涂料,其性能主要包括两大方面:一是理化机械性能,它反映涂料抵抗水、冷热变化、干湿变化、振动、荷载等各种环境因素的能力,以及其与基材的粘结牢固程度;二是其耐火性能,它表示涂料抵抗火灾侵袭的能力,以耐火极限表示,即将规定的构件,涂以规定厚度的防火涂料,按时间—温度标准曲线进行耐火试验,以构件受火作用起至失去支持能力或完整性被破坏所用的时间,它是防火涂料的主要指标。

耐火试验中,构件所加荷载和升温曲线是试验的两个重要条件。相同的构件,施加同样的荷载若采用不同的升温曲线所测得的耐火极限是不同的。我国防火涂料产品的耐火极限试验的升温曲线是按ISO 834时间—温度标准曲线进行升温的,试验中是以木质纤维为燃烧介质,通常称为标准火;而在石化工程中是以油、气等为燃烧介质,通常称为烃类火。英、美、荷兰等许多国家,已分别制定了不同的烃类火升温曲线。

标准滞后问题

钢结构防火涂料标准的制定与执行往往由于各种原因而滞后于产品的生产与使用,这就使得防火涂料的生产与销售容易出现无据可依的局面,部分劣质产品鱼目混珠,为钢结构材料的安全使用带来隐患。

目前，无论何种防火涂料，其检测报告中给出的耐火极限均是出厂前的检验结果，而火灾的发生是不可预料的，火灾发生可能是在防火涂料涂覆后的1 a，也可能是在涂覆后的10 a或更长的时间。经过不同的年限后，防火涂料的防火性能是否依旧值得考虑。如果火灾发生时，防火涂料已因老化或其它原因而失去其应有的防火性能，后果是不堪设想的。因此，有关防火涂料的耐久性是一个值得思考的问题。

一般认为防火涂料的耐久性包括两方面的含义:一是涂层与基材的粘结力，即防火涂料是否容易随时间的延长而出现剥落、粉化等现象;二是涂层的防火性能是否持久，即经过若干年后，其耐火极限是否明显降低，这一点的危害较之前者更具有隐蔽性，更应引起重视。

由于室外环境条件较之室内更加恶劣和复杂，因此室外用钢结构防火涂料、特别是薄型钢结构防火涂料的耐久性问题尤为重要。虽然我国对某些室外用薄型钢结构防火涂料也做过有关耐久性方面的考察，但大多是将涂覆钢结构防火涂料的构件露天放置，经过2～3 a观察其是否出现脱落、粉化、开裂等现象，而并未对其耐火极限重新考察。以有机组分为主的薄型和超薄型钢结构防火涂料无论是用于室外还是室内，其有机组分都可能产生分解、降解、老化等问题，从而使涂层剥落粉化或失去防火性能。以无机组分为主的厚型钢结构防火涂料的耐久性相对要好，但其使用寿命也应引起重视，尤其用于室外时，还要受到酸雨、碳化、振动挠曲等各种复杂的自然因素的考验。

通过以上分析，可考虑下列几点：

一是研究影响防火涂料耐久性的内在原因和外在因素;

二是研究有关快速评定钢结构防火涂料耐久性的方法，以便能在短期内预测防火涂料的实际使用寿命，从而可根据使用环境的不同要求及其基材或主体结构的使用寿命来决定是否需更换或及时维修防火涂料;

三是制定有关防火涂料耐久性的评价标准和评价方法;

薄型和超薄型防火涂料的膨胀阻燃体系大多为P- N体系，即其膨胀阻燃体系包括3大部分:酸源、碳源和气源。酸源即各种磷酸盐类，目前用得最多的为多聚磷酸铵(简称APP)、磷酸三聚氰胺等;碳源即各种含碳丰富的有机物如多元醇、氯化(或溴化)石蜡、淀粉等，目前用得最多的是季戊四醇或双季戊四醇，并辅以少量氯化石蜡;气源是遇火后能放出不燃性气体，从而将碳源吹制成蜂窝状碳质层的物质，通常是各种胺类，如尿素、双氰胺等，目前用量最多的是三聚氰胺，其成膜基料为各种有机树脂或乳液，如氯偏乳液等。

从以上常见组分可以看出，防火涂料遇火产生膨胀从而对基材起到保护作用的同时，其阻燃成份有可能释放出诸如NH3、HCN、卤化氢、NO、CO、Cl2、Br2等有毒气体。如果这些气体的浓度超过了人体的耐受极限，便会对未逃离火场的人员以及消防人员产生危害，这是应引起重视的问题。

鉴于以上分析，可参考如下预防与解决方案：

对现有以有机成分为主的防火涂料在不同的环境下遇火燃烧时所产生的气体的种类、浓度进行检测分析，并对其危害程度进行分类与分级。

对可能产生的有毒气体对人体健康的危害进行研究，提出其限量和防护措施。

相关从事防火涂料研发的技术人员应积极寻找新的防火阻燃组分，使制成的防火涂料不但能对基材起到防火保护作用，而且燃烧后的产物符合人体健康的要求。

在现有体系中加入有效吸收有毒气体的组分，使其既不影响涂料的防火性能，又能起到抑毒、抑烟或消毒、消烟的作用。

我国现行GB 14907——94《钢结构防火涂料通用技术条件》将钢结构防火涂料按施涂厚度分为:厚型(H型)、薄型(B型)两大类。20世纪90年代，出现了超薄型钢结构防火涂料，并且已成为目前我国钢结构防火涂料研究及生产的热点。其中，薄型和超薄型涂料通常称为膨胀型，遇火时涂层膨胀至原涂层的几倍甚至几十倍，形成热导率很低的蜂窝状炭质层，隔绝火焰对基材的侵袭，同时放出不燃性气体，从而起到保护基材的作用。

厚型也称为非膨胀型，遇火时涂层不膨胀，仅靠涂料中的绝热材料阻止热的传递，从而保护基材。薄型和超薄型涂料根据其分散介质的不同又分为水性和溶剂型两类。水性的以高分子乳液为成膜基料、水为分散介质，生产和施工都较环保，但涂膜不如溶剂型涂料致密性好，因而耐水性较溶剂型涂料差;溶剂型涂料则以树脂为成膜基料，成膜不受温度限制，可低温施工，但因其以有机溶剂为分散介质，生产、施工、运输及储存中有机溶剂存在易燃、对人体产生危害等不安全和不健康的隐患，同时对环境产生污染、施工器具不易清洗、价格较高。因而相比之下水性的才是防火涂料的主要发展方向。

水性透明防火涂料不仅需要有较好的防火性能和理化性能，还要保证不破坏本身的装饰效果，开发难度较普通防火涂料大。国内外科研学者们在透明膨胀型防火涂料领域进行深入研究，也取得了许多成果，目前有关透明膨胀型防火涂料的研究依然存在一些问题需要解决或改进。

（1）制备透明防火涂料的方法有很多，但大部分都处于实验室研究阶段，可以用于实际工业化量产的并不多，且市面上物理性能、防火性能、环保性、透明性同时俱佳的涂料产品不是很多，因此需要优化已有的制备工艺，探索新的有效制备方法和工程放大技术。

（2）防火性能和透明性能较好的有机防火涂料涂覆在基材长时间后，涂层表面会出现裂纹，甚至起皱脱落，防火性能降低，且部分涂层会发生黄变，透明度大幅度降低，影响装饰效果。开发耐久性好、抗龟裂性、抗老化性佳的透明防火涂料是未来的发展趋势之一。

（3）目前水性透明防火涂料大多数只具备阻燃防火性能，功能比较单一。因此需要开发多功能的水性透明防火涂料，在满足装饰需求且具有较好的防火性能的基础上，还要具备其它良好性能，例如防霉防虫、抗腐蚀性能等。

（4）目前水性透明防火涂料多为双组分或多组分产品，施工时需要共混，给施工带来了不便，而且有机溶剂的挥发会污染环境和对人体造成伤害。开发低毒或无毒、成本低、节能、储存稳定性好的水性透明防火涂料，可以降低施工难度，有利于市场推广。

随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，建筑业对饰面型防火涂料的需求日益增长。透明防火涂料不仅能够有效阻止火灾的发生、蔓延，还能够保持基材原有的纹理和色泽，这使其非常适合古建筑、高档家具等场所或制品的阻燃防火保护，具有良好的应用前景和社会经济价值。国内外水性透明防火涂料大部分是基于膨胀阻燃体系，该类型的防火涂料遇火可膨胀形成致密的泡沫炭层，能够有效阻止外部热源对基材的作用，同时也隔绝了基材与空气的接触，防止基材燃烧，达到阻燃目的。