1.前言

防火涂料按其涂膜厚度分為厚涂型、薄涂型和超薄型三種，其中超薄型鋼結構防火涂料用量最大，約占防火涂料的90％，但一般為溶劑型體系，雖然耐火性能優越，但在生產、施工中污染環境，有害人體健康，所以安全無毒、無空氣污染、施工工具易于清洗的水性環保超薄型鋼結構防火涂料成為人們關注的焦點，越來越受到人們的重視，成為研究的發展方向之一。

以超薄型鋼結構防火涂料的環保性為研究目標，注重原材料環保指標的控制，一方面在生產和配制過程中，使用水作溶劑和分散介質，減少揮發性有機化合物(VOC)的含量；另一方面對產品的主要物質——成膜物做出選擇，選擇耐火性能好、理化性能高、符合環保要求的樹脂。

2.原材料的選擇

2．1樹脂乳液的選擇

成膜物對環保超薄型鋼結構防火涂料的性能有很大影響，多種樹脂乳液均可作成膜粘結劑，如氯—偏乳液、氟樹脂乳液、水性環氧樹脂、丙烯酸彈性乳液、硅丙乳液等，用相同的防火阻燃體系，不同的成膜粘結劑制成防火涂料后，比較其各方面性能，結果見表1。
 

由表1可以看出，水性氟樹脂和丙烯酸彈性乳液的炭化層質量防火性能最好，而水性環氧樹脂、丙烯酸彈性乳液、硅丙乳液的發煙量少，對環境造成污染小，環保性好。氯—偏乳液和水性氟樹脂等含有鹵素的乳液，在燃燒時生成大量的煙和有毒氣體及腐蝕性的氣體，可導致單純由火所不能引起的電路系統開關和其他金屬物件的腐蝕及對人體呼吸道和其他器官造成危害；水性環氧樹脂必須加入固化劑才能成膜，給生產、施工帶來不便，考慮到涂層在正常工作條件下具有各種使用性能和環保性，又能在火焰或高溫作用時不開裂，所以最后選用丙烯酸彈性乳液，其制成的防火涂料涂層具有很好的彈性，防止涂層遇火開裂，提高耐火極限。

2．2阻燃成分的選擇

阻燃劑主要作用是降低或阻礙燃燒。阻燃劑分解產生密度較大的不燃性氣體或高沸點液體，覆蓋于保護材質的表面隔氧和防止可燃物的擴散；通過阻燃劑吸熱分解或吸熱升華，降低聚合物表面溫度，阻燃劑分解出大量不燃性氣體，沖淡燃燒區域的可燃性氣體濃度和氧濃度，捕捉活性自由基，終止自由基的鏈式氧化反應，抑制揮發性可燃氣體的生成。

阻燃劑種類很多，大致分為四類：

(1)無機化合物類，如三氧化二銻、氫氧化鋁、硼酸鋅、偏硼酸鋇等；

(2)鹵素化合物類，如氯化石蠟、五溴乙苯、四溴丁烷等;

(3)磷酸酯及鹵化磷酸酯類化合物，如磷酸三辛酯、磷酸三苯酯等等；

(4)反應型阻燃劑，如各種酸酐、二溴苯酚、四氯雙酚A等阻燃劑。

根據防火涂料的防火機理，本實驗選用丁遇熱膨脹發泡、不易燃，能形成良好的碳質泡沫層，有效起到防火阻燃效果的聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇來作阻燃劑。實驗中三種阻燃材料所占質量比例分別為25％～30％、10％～15％、5％～10％，其中聚磷酸銨的聚合度大小，對涂層的性能也有很大影響。聚磷酸銨聚合度越高，則熱穩定性越好，發泡性越強，阻燃效果越佳，且不易吸潮，發煙量小，所以選用的聚合度為800的聚磷酸銨。

2．3其他成分

對超薄型鋼結構防火涂料來說，無機填料的比例較少，因其含量過高，會影響涂層的發泡高度，達不到隔熱目的，但其可使發泡層致密，提高強度，故采用了質量分5％～8％的鈦白粉、2％～5％的滑石粉、3％～7％的重質碳酸鈣，另外還有15％～20％的水和少量消泡劑、分散劑等。

2．4配方

超薄鋼結構防火涂料配方如表2所示。

3.環保超薄型鋼結構防火涂料的性能

產品經國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心檢測，依據國家標準GB14907—2002《鋼結構防火涂料》技術要求來判定產品質量，其指標見表3。
 

其產品外觀細膩、手感光滑，有很好的流變性能及開罐效果，可以調配成多種顏色，有很強的裝飾效果。在涂層相同厚度的情況下，耐火時間是標準要求的一倍，也就是說，在相同要求耐火時間的情況下，涂層可以更薄，這樣既減輕了鋼構件的負重，又縮短了施工工期，省時、省力、節省開支。

另外，環保型超薄鋼結構防火涂料與溶劑型超薄鋼結構防火涂料相比，最大的特點具有環保性、安全性。產品依據《環境標志產品認證技術要求——水性涂料》(HBCl2—2002)規定的各項有害物質限量指標，經國家建筑材料測試中心檢測，完全符合環保要求，并于2004年4月通過環境標志產品認證，檢測結果如表4所示。
 

4.結論

環保超薄型鋼結構防火涂料其性能指標均達到GB14907-2002《鋼結構防火涂料》國家標準，在環保方面也達到國家環境保護總局2002年批準實施的環境產品技術要求HBC12-2002《環境標志產品認證技術要求——水性涂料》。產品符合設計要求和當今社會高效、環保發展的趨勢，市場前景廣闊。