data-full-width-responsive="true"> 钢结构由于自质量轻、延性好等特点，已成为大空间建筑最主要的结构形式。钢材虽然是不燃材料，但在火灾高温作用下，其力学性能会迅速降低，钢结构很容易垮塌，使生命财产遭受严重损失，所以必须对钢结构进行防火保护。目前，涂覆防火涂料是钢结构防火最主要的手段 。出于环保、高效和节约资源的目的，水性膨胀防火涂料是大势所趋 。但是，水性膨胀防火涂料形成的膨胀炭层比较疏松，膨胀炭层的抗高温氧化能力不强，致使形成的膨胀炭层在高温的作用下容易氧化和脱落 。为了改进传统水性膨胀防火涂料的这一缺陷，研究者们通常添加具有增强作用的添加剂 ，其中硅酸盐粘土便是一种重要的添加剂 ，并且只要少量的粘土就能使防火涂料的防火性能得到提升。绢云
母是层状结构的硅酸盐粘土，海泡石是纤维形态的水合矿物粘土，两者都具有良好的耐热性，并且都具有亲水性，与水性膨胀防火涂料能够很好地相容，因而本研究将绢云母和海泡石用于改善水性膨胀防火涂料。首先，对传统膨胀阻燃体系各组分进行正交实验，研究各组分对防火涂料性能的影响，制备防火性能最佳的水性膨胀防火涂料。然后，将不同比例的绢云母和海泡石分别添加到水性膨胀防火涂料中，对比研究２ 种无机粘土对水性膨胀防火涂料性能的影响。最后，利用绢云母对传统膨胀阻燃体系进行优化改进，重新调整膨胀体系各组分的配比，制备防火性能优异的水性膨胀防火涂料。１ 实验部分１ １ 主要原材料硅丙乳液：工业级，青岛兴国涂料化工有限公司；聚磷酸铵（ＡＰＰ）：聚合度ｎ１ ０００，深圳晶材化工有限公司；三聚氰胺（ＭＥＬ）、季戊四醇（ＰＥＲ）：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；绢云母、海泡石：１ ２５０目，市售；去离子水：自制。１ ２ 试样制备按照配方称取防火涂料各组分，将各组分放在搅拌器中低速搅拌１５ ｍｉｎ，然后高速搅拌３０ ｍｉｎ 后，再将其放在行星球磨机内低速研磨３０ ｍｉｎ，将研磨分散好的防火涂料过滤，装瓶待用。将制得的防火涂料涂刷于尺寸为１５０ ｍｍ ７０ ｍｍ１ ８ ｍｍ 的钢板上，反复涂刷，每次涂刷厚度不超过０ ２ ｍｍ，且待上次涂覆的涂层完全干燥后再涂刷下一层，直至涂层平均厚度达到１ ２ ｍｍ。将制备好的试样放在室温下养护３ ｄ。１ ３ 性能测试采用自制的防火性能测试简易装置（如图１ 所示）测试防火性能。该装置底部是高温电炉，电炉内部四周用保温棉隔热保温，保温棉的外面是一层铁皮，电炉顶部开口尺寸为１００ ｍｍ７０ ｍｍ，用来放置待测试样，试样底面距电炉丝９ ｃｍ。测试时，将钢板有涂膜的一面朝下放在电炉上，炉底电炉丝产生高温对涂膜正面加热，钢板背面贴上Ｋ型热电偶，热电偶上面覆盖保温棉，热电偶另一端连接的数据记录器记录下钢板的整个升温过程。当钢板背面的温度达到５００ ℃时，电炉停止加热。以钢板背面温度达到５００ ℃的时间作为防火涂料的耐火时间。
２ 结果与讨论２ １ 膨胀体系各组分对防火涂料性能的影响ＡＰＰ、ＭＥＬ、ＰＥＲ 组成的膨胀体系是防火涂料发挥防火阻燃作用的关键，三者之间的配比，对防火涂料的防火性能有重大影响，只有合理的配比才能使防火涂料发挥最大的效能。为了研究ＡＰＰ、ＭＥＬ、ＰＥＲ对防火涂料防火性能的影响，本研究设计了正交实验。实验以硅丙乳液为基料，保持硅丙乳液的比例为３０％（占涂料体系的质量分数，后同），添加２０％的去离子水，选用Ｌ９（３３）正交表来设计实验，考察膨胀体系各组分对水性膨胀防火涂料防火性能的影响。正交实验因子水平表如表１ 所示，表２ 为正交实验数据表，按表中各组分配比配制防火涂料试样，进行防火性能测试。
表２ 中，耐火时间极差Ｒ 是同一组分的最大水平均值与最小水平均值之差，极差分析可以确定各组分之间的主次关系。对实验数据的进一步分析可见，ＡＰＰ 的极差最大，ＭＥＬ 次之，ＰＥＲ 的极差最小。因此，膨胀体系中ＡＰＰ 的用量对水性膨胀防火涂料防火性能的影响最大，其次是ＭＥＬ 的用量，ＰＥＲ 的用量对涂料防火性能影响最小。虽然ＡＰＰ、ＭＥＬ、ＰＥＲ 三组分对防火涂料防火性能的影响不同，但只有当三组分以合适的比例配制防火涂料时，才能使涂料的耐火时间达到最长，从表２ 可见，以防火涂层耐火时间为衡量标准，当ＡＰＰ、ＭＥＬ、ＰＥＲ 的用量分别为２５％、１５％、１０％时，防火涂料的防火性能最佳，耐火时间为１ ８２０ ｓ。
