data-full-width-responsive="true"> 超薄膨胀型防火涂料是指涂层厚度小于3 mm，在遇火受热后能膨胀发泡，形成致密坚硬的隔热炭层，从而阻隔热量传递，延缓钢材升温，达到有效保护钢结构的功能性涂料。近十几年来，超薄膨胀型钢结构防火涂料的发展方兴未艾，品种和应用范围不断扩大，其理化性能、防火性能也有了很大的改进和提高。对于钢结构建(构)筑物来说，既有防火问题，也存在防腐蚀问题。事实上，钢材等金属的腐蚀所造成的浪费是十分巨大的。提高防火涂料防火性能的同时，发展具有防腐蚀和防火双重功能的涂料，具有十分重要的现实意义。膨胀型防火涂料的主要作用机理即 ：脱水催化剂受热放出无机酸，多元醇酯化，进而脱水炭化，反应生成的水蒸气及一些不燃性气体使炭层膨胀，最终形成多微孔膨胀炭层阻止热量传递。其防火性能主要由催化剂、发泡剂和成炭剂组成的P-N-C 防火体系提供。本文引入磷酸二氢铵或氯化石蜡等低温发泡剂形成完善的发泡体系，显著提高了传统的聚磷酸铵(催化剂)-季戊四醇(成炭剂)-三聚氰胺(发泡剂)防火体系的防火性能。作者通过大量实验对比研究了蜜胺磷酸盐-季戊四醇-三聚氰胺防火体系的防火及防腐蚀性能，并对复合防火体系进行了试验。1 实验部分11 原料聚磷酸铵APP (DP=1000、100、60、20)，工业级；蜜胺磷酸盐，工业级，以上均为山东世安化工有限公司产品；磷酸二氢铵，分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司；三聚氰胺MEL，分析纯，山东章丘鲁明化工有限公司；季戊四醇PER，分析纯，湖北宜化化工有限公司。高氯化聚乙烯 (HCPE)，奉化市裕隆化工新材料有限公司；甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，上海新华树脂厂；聚丙烯酸酯树脂，GM-2，常州光明化工有限公司。钛白粉，R-930，台湾进口；凹凸棒土，GEL-3，江苏省淮源矿业有限公司；高岭土，CKT-1，内蒙古三保高岭土有限公司。12 样板制备按配方称取防火助剂、填料等各种粉料，初步混合后加入到已完全溶解于溶剂的树脂中，经过高速分散、三辊机研磨、高速分散三道工序后制得涂料。将制得的涂料涂刷于钢板(150mm70mm6mm)上。第一遍表干后再涂刷第二遍，重复7~10次，直至涂层厚度达到15~2 mm。13 耐火性能、防腐蚀性能测试131耐火性能测试将制得的样板置于煤气喷灯上方9 cm处进行燃烧试验，用热电偶测量钢板背面温度，并在燃烧1 h后测量发泡炭层厚度、强度，并观察发泡层内部状况。132 防腐蚀性能测试按照GB 14907-2002《钢结构防火涂料》规定，用松香和石蜡混合物将样板封边，分别放入水、3%氨水溶液、3%盐酸溶液中浸泡，观察涂层是否开裂、起泡或脱落。2 结果与讨论21 APP-MEL-PER 防火体系由催化剂、发泡剂和成炭剂组成的P-N-C防火体系广泛应用于膨胀型防火涂料，自从1965年美国Monsanto公司和Vandersall实验室将聚磷酸胺(APP)引入防火涂料配方中，逐渐形成了磷酸一铵(或二铵)、磷酸蜜胺(MP)和聚磷酸铵(APP)三大膨胀型防火涂料体系。随着APP 生产工艺的进步，APP-MELPER防火体系的防火效能也大大提高，成为膨胀型防火体系的首选。
APP-MEL-PER 防火体系中常用的发泡剂三聚氰胺的分解温度在300℃以上，APP 的分解温度也近300℃。为了配合树脂在200℃以下的熔融发泡，通常在传统的APP-MEL-PER 防火体系中引入前期发泡催化剂磷酸二氢铵(分解温度150℃)，以形成既有低温发泡也有高温发泡的完善的发泡体系。如图1、图2 (合并为图1，并分别说明无前期发泡剂或加入磷酸二氢铵)所示，不加前期发泡剂的涂料形成的发泡层由于高温下树脂熔融流淌而形成较大的空洞，而加入少量磷酸二氢铵则可使发泡层增厚且密实 (如表2所示)。
从表2 可知，随着磷酸二氢铵在催化剂中的比例增加，涂料的物理性能有明显的降低，这与两种催化剂的结构有关。配置涂料的过程发现，加入较多量的磷酸二氢铵，涂料在进行三辊前，体系并未出现絮凝现象，涂料的流动性能较好；在三辊后，涂料流动性消失，絮凝。这说明磷酸二氢铵作为无机盐，在三辊前对体系的流动性能影响不大。但三辊破坏了
它的晶体结构，使磷酸二氢铵颗粒以带电颗粒均匀地分散在涂料体系中，这些颗粒在涂料体系中被树脂分子包裹后，互相之间具有一定的作用力，使树脂分子的流动性减弱。而且磷酸二氢铵在体系中破坏了体系的酸碱度。这些因素的综合作用使体系的流动性降低，并且由于树脂分子间流动性能降低，使得在涂层干燥过程中树脂和填料无法达到紧密结构，在溶剂挥发后的残余空间产生内应力，使涂层实干后容易开裂。
综合以上讨论，如表2 所示，2%wt低温发泡剂磷酸二氢铵的加入在保持涂料流动涂刷性能的同时大大提高了炭层的均匀密实度，从而提高涂料的防火性能。22 MP-PER-MEL 防火体系密胺磷酸盐(MP)又名磷酸三聚氰胺，是一种新型高效阻燃剂，由于磷- 氮协同共存于同一化合物中，阻燃效果特别优良；且密胺磷酸盐具有较高的熔点，不易水解，作用时释放出的气体毒性很低，与高聚物有较好的相容性；除了阻燃性能优良，还具有优异的热稳定性、耐久性和耐候性。所以，该阻燃剂广泛用于增强聚酞胺纤维、聚氨酯、塑料等方面的阻燃，特别是作为防火涂料中的发泡和阻燃成分，效果明显优于同类型其它产品。它的分子结构式如图3 所示：
