第41卷第1期 2011年1月
涂料工业
PAINT & COATINGS INDUSTRY
水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备
（华东理工大学材料科学与工程学院，上海200237）
刘
斌，张德震，常宝
Vol.41No,1 Jan.2011
摘要：以有机硅改性的丙烯酸酯乳液为基料，多聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）、三聚氰胺（MEL）为膨胀阻燃体系，制备水性超薄膨胀型钢结构防火涂料；采用硼酸和可膨胀石墨（EG)改性防火涂料。研究表明，同时用w（硼酸） =4%，w(EG）=5%改性防火涂料，涂层的耐火极限达到93min，热失质量分析（TGA）测试表明w（硼酸）=4%，t（EG）=5%共同改性的防火涂料在700℃时最终残炭量是44%。扫描电镜(SEM)分析结果表明硼酸/EC改性的残炭层形成了致密的“蜂窝”状结构。
关键词：防火涂料；协同效应；附火极限；残炭量；蜂窝状
中图分类号：TQ637.8
文献标识码：A
文章编号：02534312(2011)01004405
PreparationandPropertiesofUltrathinWaterborne IntumescentFireproofCoatingforSteelStructures
Liu Bin, Zhang Dezhen
(Department of Material Science & Engineering, East China Universiry of Science & Technology, Shanghai 200237, China) Abstract: The ultra thin waterborne intumescent fireproof coatings for steel structures was prepared by using silicone modified acrylic emulsion as binder, ammonium polyphosphate( APP), melamine( MEL) and pentaerythritol (PER) as flame retardants in synergist flame retardant system. Boric acid and expandable graphite(EG) were used to modify the fire retardant coatings. Thermal analyses(TGA) showed that with w(boric acid) = 4% and w(EG) = 5% , the residual weight of the coating at 700 °C was 44% . SEM showed that the fireproof coating had “honeycomb" intumescent char structure modified by w(boric acid) =4% and w(EG)=5%.
Key Words:fireproof coating; synergistic effect; fire proofing time; mass of residual char; honeycomb
钢结构具有质量轻、强度高和施工方便等优点，正目益广泛应用于大型建筑中，但是钢结构的耐火性能很差，极易导热，在自身温度超过540℃时，其机械强度儿乎全部丧失，此时便会导致建筑物不能支撑自身质量面竭，从而给人们的生命和财产带来巨大的损失1-2)。因此，必须对钢结构建筑进行防火保护，超薄膨胀型钢结构防火涂料是涂覆于钢结构表面，遇到火灾的时候能形成隔热保护层，具有施工操作简单方便的优点，同时又有一定的装饰功能3]。
目前，针对人们对于防火效果和环境保护的综合考虑，水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的使用越来越广泛(4)。水性超薄膨胀型钢结构防火涂料主要由基料树脂、膨胀体系和无机填料组成。基料树脂主要有纯丙乳液、硅丙乳液、氨基树脂、苯丙乳液等；膨胀体系中主要包括脱水催化剂多聚磷酸铵、炎化剂季戊四醇、发泡剂三聚氰胺[3]。
目前市面上的防火涂料存在受热膨胀后形成气孔大小不均或发泡高度不够等现象，采用可膨胀石墨改性防火涂料可以提高膨胀层的高度，但是使得膨胀炭层过于疏松，在火焰气流的冲剃下容易脱落，从而失去了防火的效果。为了达到既
能提高膨胀炭层的高度又能保证膨胀炭层不会从钢板上脱落的目的，本研究选用了硼酸和可膨胀石墨为阻燃协效剂；系统考察了阻燃协效剂的用量及配比对防火涂料涂层的耐火极限、残炭量以及残炭层形貌的影响。
实验部分
1.1
实验原料
硅丙乳液（固含量42%）：自制；多聚磷酸铵（APP）：工业
级，山东寿光卫东化学有限公司；季戊四醇（PER）、三聚氰胺（MEL）：工业级，上海化学试剂公司；二氧化钛：工业级；硼酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；可膨胀石墨：工业级，青岛古宇石墨有限公司。
1.2水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备
乳液基料的制备
1.2. 1
预乳液的制备：将去离子水、乳化剂A和乳化剂B以及引发剂过硫酸钾（K,S,O,）搅拌均勾后，缓慢滴加丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）和功能单体丙烯酸-β-羟丙