0 引言
随着城市人口的密集化、住宅建筑的高层化和新型建筑材料尤其是装饰材料的广泛使用，引起火灾的可能性不断增加，火灾事故成为主要的土木工程灾害之一，严重危害人民生命财产安全。近年来，全国各地频频发生火灾事故，造成大量人员伤亡和财产损失。这些火灾的造成除与管理、建筑结构有关外，在很大程度上也与建筑材料的防火性能有很大的关系。特别是高层建筑，防火材料的选用尤为关键，一旦发生了火灾，防火材料可以增加人员逃亡时间与救援时间，也可以有效保护建筑结构，大大减少维修费用，缩短工程修复时间，并且避免造成更多的人员伤员与财产损失。因此，在不断提高消防减灾技术和能力的同时，加强功能性防火材料的研究与应用已成为理论界和工程界的重点和热点课题。

1 防火涂料及其功能特征
防火涂料又称阻燃材料，是一种措施型的防火材料，一直都受到了广泛的应用，并取得了良好的防火效果。防火涂料常被用来涂覆于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性，阻滞火灾的迅速蔓延，或是涂覆于结构材料表面，用于提高构件耐火极限。随着材料科学的不断发展，防火涂料也得到了较大的发展，但也存在一定的弊端。比如，以水玻璃为基料的无机防火材料存在有耐水性问题，而有机防火材料成本高，且有一定的毒性，易污染环境并危及人类的身体健康。2008 年届全国防火材料暨建筑防火研讨会提议“开发绿色防火材料”，可见，防火材料的绿色化已引起了广大科研人员的重视，很多科研专家都对此进行了大量的研究。但目前，作为一种应用较为广泛的防火材料，防火涂料的毒性及环境污染问题仍然很突出，尤其是有机涂料。因此，能满足绿色化要求的防火涂料将是今后研究的一个重点。

2 防火涂料的类型
纵观防火涂料的发展史，从其成膜物组成方面来看，经历了一个从无机到有机又到无机的循环过程［2］，并派生出无机—有机复合型防火涂料，继而出现功能性防火涂料。今后必将迎来智能型防火涂料。
2． 1 无机防火涂料
防火涂料首先是从无机防火涂料发展起来的。我国春秋时期就有使用无机防火涂料的记载，当时是用涂泥抹灰的方式来提高易燃结构的耐火性能。这种原始的防火措施，在我国古建筑中是历史久、使用广的一项技术措施。用涂泥抹灰的方式来改善防火条件，到了元朝有很大发展。著名的农学家王祯通过前人经验的总结与实地调查，在巨著《农书》中提出了“法制长生屋”的理论，是对涂泥抹灰方式的进一步发展。其中用到的法制油泥灰，是一种比较原始的防火涂料。它虽然不那么尽善尽美，但阻燃性能优良［3］。到了近代，则开始用石膏、灰泥、水泥等与水调和，涂覆于建筑物表面，使之隔热防火。在国外， 20世纪30 年代就有以水玻璃为粘结剂、以矿物为填料的无机防火涂料。此类涂料的主要特点是自身不燃烧，遇火时能形成空芯泡层，对可燃基材有一定的保护作用; 缺点是隔热性能和耐候性能较差，易产生泛白、龟裂和脱落。国内防火涂料的研制和应用始于20 世纪50 年代后期，主要是以硅酸盐、水玻璃为成膜物的无机防火涂料，理化性能较差，防火效果并不理想。

按 阻燃效果的不同，无机防火涂料有膨胀型( 又称发泡型) 与非膨胀型之分。早期发展的无机防火涂料一般为非膨胀型防火涂料，其防火性能及物理力学性能都很差。1984 年，四川消防科学研究所研制成功一种无机非膨胀型防火涂料LG 钢结构防火隔热涂料，解决了无机粘结剂的高温改性问题以及液体硅酸盐防火涂料耐水和耐老化的性能不足问题。后 来，以硅酸盐为主体的无机膨胀型防火涂料也应运而生。中国人民解放军总后勤部建筑工程研究所范春山等提出了一种无机膨胀型防火涂料，按高温发泡层、隔离层、低温发泡层和隔离层顺序涂于钢结构表面，形成高温、低温复合涂层。该涂料全部用价格低廉的无机材料制成，阻火过程中梯次发泡，不产生有毒气体，解决了火灾中钢结构前期升温快而后期阻火泡层在高温作用下熔滴的问题［4］。除以硅酸盐为主体的无机膨胀型以外，四川消防科学研究所又研制成功了一种无机膨胀型防火涂料E6021 涂料。该涂料以磷酸和氢氧化铝等在一定条件下反应成磷酸盐，作为涂料基料，并配以阻燃剂及其他助剂而制成。用某些磷酸盐代替涂料中通用的硅酸盐，既能起到基料所要求的粘结性，又能在膨胀型防火体系中起发泡催化剂的作用。而且，生成磷酸铝盐的氢氧化铝无毒无味、价廉易得，含有铝的磷酸盐制成的防火涂料强度和粘结性都较优良，又有很强的阻火隔热效果，同时也解决了无机防火涂料的耐水问题［5］。

由于有机防火涂料有毒，而无机防火涂料以无机矿物为填料、无机非金属矿物为黏合剂制备而成，可以克服有机防火涂料遇火发泡时产生烟雾危害人身健康等问题。随着近年来防火涂料的快速发展，无机防火涂料也得到进一步发展，某些原有的无机防火涂料品种通过进一步的深入研究，其性能也得以改善与提高。例如，以水玻璃为基料的膨胀型防火涂料，在遇火时能产生硅酸盐泡沫状隔热层，虽具有阻燃效果好、不产生有毒气体等优点，但因其耐水性差，受水浸蚀后涂层易脱落，故因其涂膜理化性能上的不足使用受到限制。通过提高其耐水性的研究，使涂料的耐水性能在加了1. 0% ～ 1. 5% 预乳化硅氧烷树脂后得以显著提高而更具有实用价值［6］。

2． 2 有机防火涂料
按阻燃效果的不同，有机防火涂料也可分为膨胀型与非膨胀型。其中，应用广泛的是膨胀型防火涂料。1940 年代末期，有人曾仔细观察蛇被烧的变化情况，蛇体膨胀、冒气和起泡，蛇体发生蜷缩，而内部机体则受到一定程度的保护。由此启发而发明了一种以汽油、二甲苯之类为有机溶剂的膨胀型防火涂料［2］。此后，人们开始着手研制有机膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料，常采用有机材料作粘结剂，添加有机或无机填料或有机无机混合填料制成。该类涂料的防火机理是当涂层受热至一定温度时，涂膜内的某些物质分解放出气体，使涂膜发生膨胀，形成蜂窝状，同时脱水剂使有机物脱水炭化，后形成一层覆盖在被保护物表面且不易燃烧的海绵状炭质层。由于该炭质层厚度可达到原涂膜厚度的几十倍，且结构致密，阻止了热量和火焰的传播，具有良好的隔热性能，能更有效地保护基材，尤其是可燃性基材。膨胀型防火涂料由于防火性能和理化性能均优于非膨胀型和无机防火涂料，在实际工程中得到了广泛的应用。直至1970 年代后期，我国才开始进行有机膨胀型防火涂料的研究工作。早出现的膨胀型防火涂料是由公安部四川消防科学研究所研制B60 － 1 丙烯酸膨胀防火涂料和A60 － 1 改性氨基膨胀防火涂料。在此之后，我国的有机膨胀型防火涂料得到了迅速的发展。

由于有机合成材料的发展及其所具有的优异的物理力学性能，使得有机防火涂料得以迅速发展并大量应用。早期发展的有机膨胀阻燃体系尽管涂层美观，附着力好，但大多含有有毒成分的有机物，阻火时易产生烟雾和不同程度地放出毒性气体，成本也较高。而且传统的有机防火涂料在火灾中，很多都经受不住考验，特别是在较大火灾发生时，这些涂料尤其是有机膨胀型防火涂料，尽管可以起到一定的阻燃作用，但往往容易在涂膜膨胀过程中释放出有毒气体，污染环境，并危害人体健康，也可能会成为火灾中威胁人们生命的又一致命杀手。因而，有必要研究出一种在高温下不会产生有毒气体的有机防火材料。1996 年，武汉工业大学材料科学系涂料化工研究组研制出了一种新型的有机膨胀型防火涂料———有机膨胀型防火涂料。这种代号为ZQ － 960的防火涂料以合成树脂乳液为基料，以水为分散介质，并选用多种新型阻燃剂复合而成。该涂料不仅具有阻燃性能优良、施工方便、干燥快等诸多优点，也有效地克服了传统有机防火涂料的毒性及环境污染问题。