data-full-width-responsive="true"> 水基薄膜型膨胀防火涂料的研究熊家锦，师华，王富森，郭继涛（中航百慕新材料技术工程股份有限公司，北京100095）0 引言选择了2 个研究方向。首先选择丙烯酸-苯乙烯乳液作为成膜剂，以企业标准Q/6S2153 《超薄型钢结构防火涂料防火性能快速检测方法》 快速筛选小试配方，获得干膜12 mm、防火时间67 min 的实验结果。在此基础上，进行了耐水和贮存试验。发现添加适当的电荷排列助剂和空间位阻助剂可以明显改进料浆贮存性能；添加合适的润湿分散剂，室温干燥固化2 周，可以获得满意的耐水性能。该涂料仍有氯化石蜡和纤维。另外一个技术方向是以醋叔乳液为成膜剂， 采用同样方法快速筛选配方，获得干膜12 mm、防火时间76 min的实验结果。同样添加电荷排列助剂和空间位阻助剂可以完全符合GB/T 67533―1986《涂料贮存稳定性试验方法》贮存30 d 后料浆无结块、沉降的要求。添加合适的润湿分散剂，室温干燥固化2 周，可以获得满意的耐水性能。上述2 种配方按企业标准Q/6S801 《中型钢结构梁卧式耐火极限炉》测试时，分别可以获得22 mm 干膜厚度94 min 耐火极限和87 min 耐火极限， 不低于参比样Unitherm 38091 指标（中型梁22 mm 干膜厚度，85 min 耐火极限）。前者经过GB/T 67533 试验贮存30 d 后，防火性能下降较多；后者贮存30 d 后，防火性能下降较少。1 防火性能11 研究方法本实验首先采用Q/6S2153 作为快速筛选小试配方的手段， 该方法制样快、用料少、周期短。试样由80mm40 mm12 mm 的2 块钢板组成，试样的Hp/A 为238（008/0000336）。每组试样（2 个对称安放）涂层干膜总质量为10 g，料浆约为14~15 g。火场是用低电压大电流的U 形矽碳棒生成的热场， 按照GB/T 9978―2008《建筑构件耐火试验方法》纤维素火灾或烃类火灾升温曲线升温， 以试件背温达到580 ℃的时间为防火时间，装置的功率为36 kW。料浆配制是预先将各种粉体填料用粉碎机粉碎到足够的细度，分装备用。配料时只要按照设计的配方固体含量，计算出每个试样的准确配比，每个试样用50 mL 的烧杯，以精度为001g 的天平称取物料，用1~2 h 就可以配制出一系列对比样品， 整个配制过程基本没有废料产生。一般水基超薄型钢结构防火涂料干燥固化速度比较快，溶剂型涂料相对比较慢。为了快速干燥固化，超薄型钢结构防火涂料试样可以在40 ℃或更低一点的温度烘烤加速干燥和固化。经过长期积累， 我们总结出超薄型钢结构防火涂料用Q/6S2153 测试时的经验判据。即：（1）防火时间一定要超过55 min（背温达到580 ℃的时间）；（2）涂料的膨胀倍率在20~40 倍比较合适；（3）涂料失质量一般为60%或更高；（4）必须保证测试结束时带膨胀体的试样可以完整地从炉膛中取出；（5）正面观察膨胀体的形貌，其膨胀体2 外侧不能发生下垂，或下垂＜5 mm；（6）整个试样（带膨胀体）取出后必须能够稳定地立在台面上， 并可以用壁纸刀顺利地从膨胀体中间切开，其断面必须是致密的海绵体且不破散。如果涂料测试能满足上述要求，则可以判断，该涂料配方基本能满足优质超薄型钢结构防火涂料的防火性能要求。是否确实能够达到认证检测的性能， 必须进行更可靠的企业标准Q/6S801 《中型卧式耐火极限炉》测试评估。这涉及到涂层在经受火场长时间火焰灼烧的过程中能否一直附着在钢基材上、以及钢梁受到弯曲载荷发生变形时涂料膨胀体附着的寿命、在更大的炉膛空间/被检试件体积、质量比等诸方面因素的影响。中型耐火极限炉的试件是我们自行设计的小H型钢梁，其长度是156 m，总质量17 kg。受火段108m，其Hp/A 是185，比36b、40b 的Hp/A 很更高。其炉膛大小和热流量大小的设置充分考虑了与标准大炉的对应关系。该中型炉还设有加载杠杆，在2 压头之间的中型梁下弦可以产生与标准大炉的标准钢梁一样的弯曲拉应力，在中型梁的上表面中部可以安装位移传感器测量挠度。所以，该中型炉既能够测量中型梁（或用防火涂料保护的中型梁）在炉膛火场中的温度-时间曲线，也能够测量钢梁在炉膛火场中的挠度-时间曲线。整个炉子的耗电在1 kW 以内，每次测试需用轻柴油10~20 L。经验显示，中型炉的经验判据为：（1）如果中型耐火极限炉的测试能够达到干膜厚度(202) mm，耐火极限超过83 min，则该涂料配方一定能满足认证测试(202) mm，耐火极限90 min 的要求；（2）如果在中型炉上获得110 min 耐火极限，则该涂料配方一定能满足认证测试耐火极限120 min的要求；（3）如果在中型炉上获得160 min 耐火极限，则该涂料配方一定能满足认证测试耐火极限180 min 的要求（含厚涂型涂料）。12 实验配方121 丙烯酸-苯乙烯乳液成膜体系溶剂型薄膜膨胀涂料大多用丙烯酸树脂做成膜剂,所以首先选择丙烯酸-苯乙烯乳液作为成膜剂。丙烯酸单体是参照法国Eliokem 公司固体丙烯酸树脂的单体比例配制的， 相对分子质量也尽量与其相近。配制的涂料成分如表1 所示。
按照Q/6S2153 进行测试获得64 min14 s 的防火时间，膨胀体高度为35 mm，膨胀倍率为25 倍，涂层干膜密度为114 g/cm3。综合判断，基本符合本文11 研究方法所述的6 项要求。可以认为，该配方的防火性能满足薄膜型膨胀涂料的要求， 实验温度曲线和膨胀体形貌见图1、图2。进行中型梁防火性能实验， 中型梁的温度曲线和中型梁取出后的形貌见图3、图4。
