目前，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑防火中大量應(yīng)用超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，該類涂料絕大部分為溶劑型  。溶劑型防火涂料存在生產(chǎn)施工過程中釋放大量有機(jī)溶劑，對(duì)周圍環(huán)境和生產(chǎn)施工人員造成傷害，燃燒時(shí)釋放大量有毒氣體等問題。國(guó)外對(duì)水性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究起步較早，已有商業(yè)化產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)目前生產(chǎn)的水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料多以傳統(tǒng)乳液為成膜物，如苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液等  。這類成膜物制備的水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料存在發(fā)泡較慢且不均勻、發(fā)泡持續(xù)時(shí)間短、泡層不致密、炭化層厚度較低、炭化不徹底等缺點(diǎn)，故防火隔熱效果不夠理想。與溶劑型防火涂料相比，在防火隔熱效果、附著力、裝飾性及耐水性方面有較大差距，在很多領(lǐng)域不能代替溶劑型超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的使用。因此我們采用新型的丙烯酸本體雜化乳液作為成膜物，制備了一種高性能的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

聚磷酸銨（ APP ），化學(xué)純，山東齊河化工廠；季戊四醇（ PER ），湖北宜化化學(xué)有限公司；三聚氰胺（ MEL ），山東海化集團(tuán)公司；金紅石型鈦白粉，進(jìn)口；溶劑（ 200# 汽油），青島永安化工有限公司；丙烯酸本體雜化乳液，自制；助劑，進(jìn)口。

1.2 丙烯酸本體雜化乳液的制備

將溶劑型丙烯酸樹脂溶解在丙烯酸單體中，經(jīng)預(yù)乳化至微乳（平均粒徑 500 nm ），再采用乳液聚合工藝制得穩(wěn)定的丙烯酸本體雜化乳液。

1.3 丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備

采用膨脹型防火涂料傳統(tǒng)的膨脹阻燃體系：以聚磷酸銨為脫水成炭催化劑、季戊四醇為成炭劑、三聚氰胺為發(fā)泡劑。在容器中依次加入脫水成炭催化劑、成炭劑、發(fā)泡劑、無機(jī)填料和水，攪拌均勻得到漿料。漿料經(jīng)三輥研磨 2 次后，加入丙烯酸本體雜化乳液，以 200~400 r/min 的轉(zhuǎn)速攪拌 30 min ，加入助劑混合均勻得到防火涂料。

1.4 測(cè)試與分析

1.4.1 理化性能的測(cè)試

按 GB 14907 — 2002 的規(guī)定，鋼板（ 150 mm × 70 mm × 1 mm ）除銹后，在上面涂刷涂料，并將鋼板傾斜 45 ° 放置， 24 h 后再次涂刷。重復(fù)涂刷至涂層厚度達(dá)（ 2 ± 0.2 ） mm ，自然養(yǎng)護(hù) 10 d ，進(jìn)行理化性能測(cè)試。

1.4.2 防火性能的測(cè)試

（ 1 ）錐形量熱儀法

分別將丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和溶劑型超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 SCM-3 （海洋化工研究院生產(chǎn)）制成 100 mm × 100 mm × 5 mm 的片狀試樣。采用 FTT Dual cone 型錐形量熱儀進(jìn)行防火性能測(cè)試，輻射能量為 35 kW/m 2 ，不使用試件護(hù)罩和金屬網(wǎng)格。

（ 2 ） 垂直燃燒法

本實(shí)驗(yàn)采用酒精噴燈垂直燃燒法檢測(cè)防火涂料的防火性能。分別在鋼板（ 150 mm × 70 mm × 1 mm ）上涂刷丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和溶劑型超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 SCM-3 （海洋化工研究院生產(chǎn)），涂層厚度 1 mm 。將防火涂料樣板涂層面向下，垂直置于酒精噴燈上方 10 cm 處，進(jìn)行防火性能測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 理化性能測(cè)試結(jié)果

丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的理化性能測(cè)試結(jié)果見表 1 。
 

                                            表 1 丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的理化性能

2.2 防火性能

通過垂直燃燒法對(duì)丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和溶劑型超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 SCM-3 進(jìn)行防火性能的測(cè)試。表 2 為 2 塊樣板置于燃燒環(huán)境 30 min 后的防火性能比較。 2 種防火涂料都形成了均勻致密的隔熱炭層，丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的膨脹倍數(shù)達(dá) 27 倍（圖 1 ），與 SCM-3 相比有較大提高。測(cè)量 2 塊樣板的背溫發(fā)現(xiàn)，丙烯酸本體雜化乳液超薄型防火涂料的炭層具有更好的隔熱效果。
 

                                                表 2 丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料與溶劑型

                         圖 1 丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料實(shí)驗(yàn)室模擬燃燒膨脹發(fā)泡圖片

通過錐形量熱儀法評(píng)價(jià)防火涂料的燃燒性和阻燃性，其主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：材料的點(diǎn)燃時(shí)間、燃燒時(shí)釋放的熱量、釋熱速率、生煙情況等 ［ 5 ， 6 ］ 。表 3 列出了溶劑型丙烯酸超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料與丙烯酸雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料各種燃燒參數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

                                                           表 3 防火涂料各種燃燒參數(shù)的比較

由表 3 的數(shù)據(jù)可以看出：與溶劑型超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比，丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的點(diǎn)燃時(shí)間延長(zhǎng)了 41% ，熱釋放速率的平均值提高了 38% 。這說明丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料具有更好的防火阻燃效果。同時(shí)丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的總產(chǎn)煙量下降了 70% ，總釋煙量下降了 69% ，大大減少了防火涂料在作用過程中產(chǎn)生和釋放的煙氣量。

3 結(jié)語

以丙烯酸本體雜化乳液作為成膜物，配合防火涂料傳統(tǒng)的膨脹阻燃體系制備出的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其技術(shù)性能符合超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的性能要求，VOC含量小于100g /L 。其防火隔熱性能與溶劑型超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相當(dāng)甚至更高，而且與溶劑型超王華進(jìn)，等：丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研制薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相比，大大降低了防火涂料在作用過程中產(chǎn)生和釋放的煙氣量，提高了防火涂料的使用安全性。