目前，我國鋼結構建筑防火中大量應用超薄型鋼結構防火涂料，該類涂料絕大部分為溶劑型  。溶劑型防火涂料存在生產施工過程中釋放大量有機溶劑，對周圍環境和生產施工人員造成傷害，燃燒時釋放大量有毒氣體等問題。國外對水性鋼結構防火涂料的研究起步較早，已有商業化產品得到廣泛應用。我國目前生產的水性超薄型鋼結構防火涂料多以傳統乳液為成膜物，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構防火涂料存在發泡較慢且不均勻、發泡持續時間短、泡層不致密、炭化層厚度較低、炭化不徹底等缺點，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，在很多領域不能代替溶劑型超薄鋼結構防火涂料的使用。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構防火涂料。

1 實驗部分

1.1 原料

聚磷酸銨（ APP ），化學純，山東齊河化工廠；季戊四醇（ PER ），湖北宜化化學有限公司；三聚氰胺（ MEL ），山東海化集團公司；金紅石型鈦白粉，進口；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，經預乳化至微乳（平均粒徑 500 nm ），再采用乳液聚合工藝制得穩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構防火涂料的制備

采用膨脹型防火涂料傳統的膨脹阻燃體系：以聚磷酸銨為脫水成炭催化劑、季戊四醇為成炭劑、三聚氰胺為發泡劑。在容器中依次加入脫水成炭催化劑、成炭劑、發泡劑、無機填料和水，攪拌均勻得到漿料。漿料經三輥研磨 2 次后，加入丙烯酸本體雜化乳液，以 200~400 r/min 的轉速攪拌 30 min ，加入助劑混合均勻得到防火涂料。

1.4 測試與分析

1.4.1 理化性能的測試

按 GB 14907 — 2002 的規定，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。重復涂刷至涂層厚度達（ 2 ± 0.2 ） mm ，自然養護 10 d ，進行理化性能測試。

1.4.2 防火性能的測試

（ 1 ）錐形量熱儀法

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

（ 2 ） 垂直燃燒法

本實驗采用酒精噴燈垂直燃燒法檢測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構防火涂料和溶劑型超薄鋼結構防火涂料 SCM-3 （海洋化工研究院生產），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，進行防火性能測試。

2 結果與討論

2.1 理化性能測試結果

丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的理化性能測試結果見表 1 。
 

                                            表 1 丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的理化性能

2.2 防火性能

通過垂直燃燒法對丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料和溶劑型超薄鋼結構防火涂料 SCM-3 進行防火性能的測試。表 2 為 2 塊樣板置于燃燒環境 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構防火涂料的膨脹倍數達 27 倍（圖 1 ），與 SCM-3 相比有較大提高。測量 2 塊樣板的背溫發現，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構防火涂料與溶劑型

                         圖 1 丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料實驗室模擬燃燒膨脹發泡圖片

通過錐形量熱儀法評價防火涂料的燃燒性和阻燃性，其主要評價指標包括：材料的點燃時間、燃燒時釋放的熱量、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構防火涂料與丙烯酸雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料各種燃燒參數的實驗結果。

                                                           表 3 防火涂料各種燃燒參數的比較

由表 3 的數據可以看出：與溶劑型超薄鋼結構防火涂料相比，丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的點燃時間延長了 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構防火涂料具有更好的防火阻燃效果。同時丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的總產煙量下降了 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生和釋放的煙氣量。

3 結語

以丙烯酸本體雜化乳液作為成膜物，配合防火涂料傳統的膨脹阻燃體系制備出的超薄型鋼結構防火涂料，其技術性能符合超薄型鋼結構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構防火涂料相當甚至更高，而且與溶劑型超王華進，等：丙烯酸本體雜化乳液超薄型鋼結構防火涂料的研制薄鋼結構防火涂料相比，大大降低了防火涂料在作用過程中產生和釋放的煙氣量，提高了防火涂料的使用安全性。