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阻燃涂料又称为防火涂料，是指涂饰在易燃材料表面后，能提高易燃材料的耐火能力或能延缓火焰蔓延传播速率，在一定时间内可阻止燃烧，提供足够灭火时间的一种功能性建筑涂料。阻燃涂料按照其阻燃时体积是否膨胀可分为两大类：膨胀型及非膨胀型，其中，膨胀型阻燃涂料的研制起步较晚，但它比非膨胀型具有更大的优越性，是目前国内外应用最广泛的阻燃涂料。在我国对于阻燃涂料较有价值的研究，始于20世纪7O年代中期。公安部四川消防研究所首先研制出膨胀型丙烯酸乳液阻燃涂料，适用于木材的阻燃。此后，国内相继研制出A60—1改性氨基膨胀型阻燃涂料，G60—3膨胀型过氯乙烯阻燃涂料 ”。本文所研制的阻燃涂料是用于木材的膨胀型阻燃涂料，具有优异的阻燃性能，装饰性良好，且施工方便，涂层易清洗。
1 膨胀型木材阻燃涂料的组分及作用
膨胀型木材阻燃涂料的主要组分有：基料、阻燃剂体系、难燃剂、颜填料等，以下分别讨论。
1．1 基料
基料一般为高分子化合物溶液，是主要成膜物质，对于阻燃涂料，要求基料必须与阻燃剂体系能很好结合，构成有机阻燃体系。膨胀型阻燃涂料所用基料与其他组分配伍，既要保证涂层在常温下的使用性能，又要保证在火焰或高温下具有难燃性和良好的膨胀效果。目前常用的基料一般为阻燃型树脂，分为三类：1)水性树脂，如苯丙乳液、丙烯酸乳液等；2)含氮树脂，如脲醛树脂等；3)其他树脂，如过氯乙烯树脂、溴化环氧树脂等。
1．2 阻燃剂体系
阻燃剂是阻燃涂料能起到防火作用的最关键组分。膨胀型阻燃涂料中的阻燃剂，不是由某一种物质组成，而是由成炭剂(炭源)、催化剂、发泡剂(气源)共同组成。催化剂也称为脱水成碳催化剂。它的主要功能是促进涂层内的多羟基物脱水形成不易燃烧的立体碳质层，阻止放热量大的碳氧化反应发生。常用的有磷酸氢二铵等。成炭剂是在发泡剂作用下能在涂膜中形成碳化层的物质，该碳化层可提供一个容纳发泡剂放出气体的三维空间，是发泡层的碳架结构。其作用机理是与催化剂受热分解时产生的酸性物质及氨气等反应，本身脱水碳化，从而形成碳化层，常用的有多元醇、树脂等。发泡剂是在涂层受热时能够放出不燃性气体而使涂层发泡形成海绵状结构的物质，常用的有含氮化合物。
1．3 有机难燃剂
有机难燃剂的主要作用是增加涂层的阻燃能力，主要包括反应型与添加型两类。反应型难燃剂是在单体缩聚时加入含磷、卤素的物质，通过反应生成含磷及卤素的难燃物；添加型难燃剂主要是含
磷、卤素的物质，有时可不加。
1．4 颜填料
颜填料的作用不仅可使阻燃涂料呈现一定的色彩，更重要的是改善其物理机械性能和化学性能。合理选择颜填料还能增加防火性能。膨胀型阻燃涂料中颜填料的用量比一般涂料低得多，这是因
为颜填料用量多会影响涂膜的发泡效果，降低防火性能。
2 膨胀型阻燃涂料的防火机理
膨胀型阻燃涂料在常温下为普通涂膜，而在火焰或高温下则可形成比原涂层厚几十至几百倍的不易燃的海绵状碳质层，产生良好的隔热、隔氧作用，封闭被保护材料表面，阻止燃烧的进行。在其组分中，发泡剂含氮化合物在火焰或高温作用下可放出N：、NH，、Co等惰性气体；催化剂在高温下分解产生的无机酸可使多羟基化合物脱水形成碳骨架，外观为疏松泡沫状结构，这种泡沫具有很强的隔热能力。由上可知，发泡剂、催化剂与成碳剂三组分在火焰或高温作用下发生协同作用，三者缺一不可。上述反应为吸热反应，由于消耗大量热量而有利于涂层体系温度的降低，另外发泡层本身热阻很大，因而阻滞了热量向基材的传播，起到阻燃作用
3 试验部分
3．1 原料的选择
3．1．1 基料
可供本试验选择的基料有四种，即白乳胶、107胶、脲醛树脂和苯丙乳液。经试验，以苯丙乳液或白乳胶为基料时，在高温下产生刺激性气体，且发烟量大；以107胶为基料时，对木材的粘附力较差；以脲醛树脂为基料效果较好，且脲醛树脂本身也为难燃树脂，毒性小，施工方便，故本试验选用脲醛树脂为基料。
3．1．2 催化剂的选择
本试验对多聚磷酸钠和磷酸氢二铵的催化作用进行了比较。发现多聚磷酸钠可大大提高涂层的耐水性及机械性能；而采用磷酸氢二铵则涂层防火性能优良，耐水性相对降低。二者在促进体积膨胀形成碳骨架的时间及稳定性方面基本一致，考虑到阻燃涂料的成本以及对耐水性无特殊要求，催化剂选用磷酸氢二铵。
3．1．3 成炭剂的选择
成炭剂一般多用多羟基化合物，经对乙二醇、丙三醇、季戊四醇及聚乙二醇进行试验比较，效果理想的是季戊四醇。但由于季戊四醇具有可燃性，故其用量不可过多。
3．1．4 发泡剂的选择
发泡剂种类很多，本试验选用了据资料介绍的三聚氰胺 ，发泡效果良好。
3．1．5 填料的选择
本试验对滑石粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、氢氧化铝以及钛白粉等进行了对比试验，结果，涂刷性及阻燃性能均好的填料为氢氧化铝，其次为轻质碳酸钙，故选用二者的混合物为填料，在性能保证的前提下，主要考虑成本核算。
3．2 配方设计原则
在膨胀型木材阻燃涂料中，组分比例最大的是阻燃剂体系，一般占到干膜重量的70％ 80％；基料及填料约占20％～30％。另外起膨胀阻燃作用的催化剂。成碳剂和发泡剂三者的比例是很重要的，据文献 报道，其中炭化剂约占10％～20％，催化剂约占40％～50％，发泡剂约占30％～40％。根据上述原则，拟定试验配方如下：
3．3 试验结果及分析
配方一：微发泡，且发泡速率低。阻燃性差，接近火源后仅1-2min即发烟燃烧。
结果分析：阻燃体系比例较小，故发泡效果不佳，阻燃性能差。
配方二：发泡效果优于配方一，阻燃性能仍较差，焙烤15min，木材表面窟Ⅱ发烟燃烧。
结果分析：阻燃剂体系比例仍偏低，导致涂层阻燃性能较差。
配方三：阻燃效果较配方二为好，但仍不理想。焙烤20min，木材开始发烟，再过10min，开始发烟。
结果分析：阻燃剂体系用量增大，阻燃效果增强，但阻燃时间短，故仍不宜采用。
配方四：发泡及阻燃效果均较配方三好，但焙烤30min后，木材表面有发烟现象。
结果分析：阻燃性能仍不佳的原因可能是填料量还大，可考虑减少其用量；也可能是阻燃剂体系用量不够，可考虑增大其用量。
配方五：发泡及阻燃效果均良好。原涂层厚0．5mm，发泡后达15ram以上。焙烤放置1h到1．5h木材表面没有发烟及燃烧现象。
结果分析：在增大阻燃剂体系用量的同时，必须同时降低填料用量，这样可使发泡及阻燃效果大大提高。
配方六：发泡及阻燃效果均接近配方五，但涂料黏稠度小，且干燥时间长。
结果分析：基料的增加，虽使发泡及阻燃性能基本不减，但会增大涂料成本，且给施工带来不便，故不可取。
4 影响因素
经试验证明，在木材阻燃涂料中，阻燃剂体系中各组分的用量影响很大。其中，影响最大的是磷酸氢二铵，其次为三聚氰胺，季戊四醇用量影响较小。磷酸氢二铵用量增大有利于提高防火性能，但影响涂层的机械性能；三聚氰胺用量增大有利于增加隔热层厚度，但超过一定量则会引起涂层机械性能下降和隔热层不稳定；季戊四醇是可燃物质，用量增大导致防火性能降低，其用量以能形成碳骨架即可。
5 性能及评价
本试验采用对比法进行结果评价，所用材料为三种，一种是木材板，另一种是表面涂有醇酸漆的木板，第三种为涂有所研制的阻燃涂料的木板，结果第一、二种木板一接近火源就冒烟着火，而涂有本试验配制阻燃涂料的木板，燃烧1h后，将碳化层去掉，发现木板仍未变色，由此可知所研制阻燃涂料具有较为理想的防火功能。
总之，通过试验，制备出了性能较为理想的膨胀型木材阻燃涂料，并对其中各主要组分的配伍及用量等影响因素进行了探讨，此涂料涂层外观均匀、光滑，涂层遇强热及火焰后膨胀性能良好，可应用于建筑装饰木材表面，起到阻燃效果，又同时具有装饰功能，是一种成本较低的阻燃涂料。
