化学防火材料：守护职场安全的新宠儿

化学防火材料：守护职场安全的新宠儿

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随着城市建设规模不断扩大，各种类型的建筑物如雨后春笋般涌现，化学防火材料因其优异的防火性能成为提升建筑消防安全性的重要手段。例如，阻燃涂料可以涂刷在建筑结构表面形成防火保护膜；阻燃保温材料可以在外墙、屋顶等部位使用，提高建筑的防火等级。这些新型化学防火材料的应用，不仅有效提升了建筑物整体的防火性能，也为人们的生命财产安全提供了更可靠的保障。

气凝胶被称为“固体烟雾”或“冰冻烟雾”，是一种由胶体粒子或高聚物相互连接形成的纳米多孔轻质固体材料。这种材料一般通过特定的干燥方式将湿凝胶中的液体替换为气体而获得。
自问世以来，气凝胶以其极低的密度、超高的比表面积、优异的隔热性能和吸附性能等优异的物理性能，在保温隔热、吸附、催化剂载体等方面展现出巨大的应用潜力。作为一类备受关注的新结构材料，积极开展气凝胶领域的相关基础和应用研究已成为推动我国新材料产业创新，助力发展新质生产力的重要发力点之一。

气凝胶的吸附性是其显著的特征之一，主要得益于其特有的纳米多孔网络结构和巨大的比表面积。纳米多孔结构不仅提供了广阔的分子接触面积，还通过孔隙的尺寸和形状对特定分子的吸附提供了选择性。
例如，二氧化硅气凝胶在捕获有机分子方面的能力甚至超过了活性炭和硅胶等传统的吸附剂。这是由于气凝胶表面存在大量的未饱和表面原子，具有较高的化学活性，使得SiO2气凝胶对各种分子展现出强烈的吸附倾向，成为最先应用于气体吸附领域的材料。
炭气凝胶的比表面积和孔体积高于SiO2气凝胶，经活化后可达3300㎡/g，是另一大类气凝胶吸附材料。在滤罐式防毒面具中，Zr(OH)4基纤维气凝胶可以作为一种高效的吸附和催化降解材料。
此外，经疏水性改性的气凝胶能够在水中迅速吸收油脂，用于清理溢油事故。未经改性的亲水性气凝胶则能有效吸附水中的重金属离子和其他有害物质，用于水净化处理。

气凝胶材料还具有卓越的隔热性能。在众多气凝胶品种中，SiO2气凝胶已经被广泛地应用于隔热领域，其导热系数介于0.0130.030W/m·K),能够适应-200800℃的温度范围，是理想的超级隔热材料。
SiO2气凝胶的隔热机理可以从传热的3种基本方式(热传导、热对流以及热辐射)进行分析。SiO2气凝胶的三维网络骨架由球状的SiO2纳米粒子构成，增加了热传导路径，显著降低了热传导效率。其高达80.0%~99.9%的孔隙率和小于空气分子平均自由程的孔径限制了空气分子运动，能够有效减少热对流。
SiO2气凝胶的孔壁结构形成了反射面和折射面，能够最大限度地抑制热辐射的传递，SiO2气凝胶还展现出耐高温的特性，在900℃高温下仍保持良好的多孔结构，且由于其不燃性，还具备了优秀的防火性能。

防火涂料是指涂装在物体表面，在火灾发生时，可阻止火势传播或隔离火源，延长基材着火时间或增加绝热性能以推迟结构破坏时间的一类涂料。
聚磷酸铵是一种含磷、氮的无机聚合物，作为酸源，与炭源及气源并用，组成膨胀性阻燃剂或用于膨胀性防火涂料。
与市面销售的产品相比，本公司聚磷酸铵水溶性更低，加工粘度及流变性能更好，储存更稳定，另外相同添加量的情况下炭层膨胀倍率更高，更致密，防火时间也更长。

建筑领域

在建筑领域，防火涂料和防火保温材料是主要应用形式：

• 防火涂料：涂装在建筑结构表面，可阻止火势传播或隔离火源，延长基材着火时间或增加绝热性能以推迟结构破坏时间。聚磷酸铵是一种含磷、氮的无机聚合物，作为酸源，与炭源及气源并用，组成膨胀性阻燃剂或用于膨胀性防火涂料。与市面销售的产品相比，本公司聚磷酸铵水溶性更低，加工粘度及流变性能更好，储存更稳定，另外相同添加量的情况下炭层膨胀倍率更高，更致密，防火时间也更长。

• 防火保温材料：SiO2气凝胶作为一种新型的保温材料，因其独特结构和优异导热性，近年来在防火保温领域受到广泛关注。相较于陶瓷隔热层等传统保温材料，SiO2气凝胶在高温条件下表现出更加卓越的稳定性，具有显著的防火阻燃性能，使得SiO2气凝胶在防火保温领域具有广阔的应用前景。

工业领域

在工业领域，化学防火材料主要用于提高各类材料的阻燃性能：

• 塑料和橡胶：聚磷酸铵作为阻燃剂，可单独使用或与其他阻燃剂复配，具有价格便宜、型号多样、用途广泛、生产制备简单、优秀的加工性能、良好的机械性能、颜色稳定性好、无卤环保、高效阻燃等优点。

• 木材：防火阻燃型人造板是通过物理改性或在普通人造板的基础上加入阻燃剂而生产出的具有阻燃性能的新型板材。然而聚磷酸铵在木材行业具有方便加工，阻燃效率高，环保友好型等优点。

2020年全球防火材料市场规模已达到21.6亿美元，中国作为全球最主要的防火材料消费市场，市场规模达到6.3亿美元，占比29.2%。随着居民安全意识的提升和消防安全法规的完善，防火材料市场需求持续增长。

行业特点

• 竞争格局：行业进入门槛较低，中小企业众多，市场集中度不高
• 主要企业：国际上有喜得利、3M等，国内有河北安泰、天津安盛达等
• 产品分类：有机、无机和涂料三大类，各有优劣

发展趋势

• 技术创新：研发更高性能的防火材料，如智能防火材料
• 绿色环保：开发环保型防火材料，符合可持续发展理念
• 智能化应用：适应智能建筑、智能交通等新兴领域需求
• 国际合作：中国企业逐步走向国际市场，参与全球竞争

化学防火材料作为提升建筑和工业安全的重要手段，其技术创新和应用前景广阔。随着新材料技术的进步和市场需求的扩大，化学防火材料将在未来发挥越来越重要的作用。