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本文研制出了防火性能和耐水性能俱佳、理化性能优秀、无卤环保的水性膨胀型钢结构防火涂料。主要研究工作包括三部分。第一部分探讨了膨胀阻燃体系对防火涂料的性能影响。首先通过正交实验设计和多指标极差分析,优选出了两种膨胀阻燃体系的最佳配比:MF-APP:DPER:MEL=28:8:22;MF-APP:PEPA:MEL=21:14:22。然后对比了四种膨胀阻燃体系,结果表明,它们的耐腐蚀性能相差很大。APP-200/PER/MEL、APP-1000/PER/MEL和MF-APP/PEPA/MEL体系的涂层在浸水后,膨胀阻燃填料会游离出来,浸水48h后防火性能变差。而MF-APP/DPER/MEL体系的膨胀阻燃填料水溶性低,与树脂结合力强,其耐水性能明显优于其它体系,涂层浸水后防火性能基本不变。第二部分研究了树脂基质的影响,并从树脂基质本身的软化熔融和热分解过程出发,探讨了树脂基质的防火性能差异的原因。研究表明,树脂基质的种类对涂料的防火性能影响很大,其防火性能大小排序为:硅丙乳液>醋叔乳液>纯丙乳液>苯丙乳液。在软化熔融过程中,树脂基质的熔体黏度通过影响气泡振动衰减而影响炭化层的孔洞结构;在热分解过程中,树脂基质的“炭源”作用的好坏取决于它能否和膨胀阻燃填料一起热分解。树脂基质的熔体黏度越大,热分解温度区间与膨胀阻燃体系的越接近,越能快速膨胀出泡孔小而均匀的炭化层,防火隔热效果越好。第三部分考察了无机填料:氢氧化铝、二氧化钛、水滑石、有机蒙脱土、绢云母、气凝胶、可膨胀石墨、膨胀珍珠岩对涂料防火性能的影响。结果表明,含4 wt%膨胀珍珠岩的防火涂料有最佳的炭层耐热氧化性和综合防火性能。最终按照MF-APP:DPER:MEL=28:8:22,硅丙RS-996AD作乳液,颜基比为2.6,加入占干膜质量4 wt%的膨胀珍珠岩和各类助剂,制得钢结构防火涂料。综合测试结果表明,它具有膨胀迅速(8min左右完全膨胀)、炭层强度高(能承受250g的压力)、中长期防火隔热效果好(耐火极限1h以上)、耐腐蚀性强(在无耐水面漆的保护的情况下,耐水26h,浸水48h后防火性能基本无损失)、安全环保(水性)的优点,优于市售产品。