隨著科技的發(fā)展以及人類對(duì)自身安全要求的不斷提高，阻燃材料已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于人民生產(chǎn)、生活之中。防火涂料作為阻燃材料中的一種，不僅具有普通的裝飾、防腐作用，而且能夠隔離基材與火源，降低所保護(hù)基材的內(nèi)部溫度，使其難以燃燒從而阻止火勢(shì)加劇、蔓延，起到良好的阻燃防火作用。全世界現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)中，鋼通常作為承重的支撐材料，對(duì)于建筑物起到至關(guān)重要的作用。然而工業(yè)及民用建筑材料中鋼的耐火性差，530℃溫度即能使其軟化。因此，采用防火涂料對(duì)建筑物的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火保護(hù)，是一條切實(shí)可行且經(jīng)濟(jì)的途徑。
防火涂料的種類繁多，依據(jù)防火機(jī)理的不同可以分為非膨脹型以及膨脹型;依據(jù)圖層厚度可分為厚型、薄型以及超薄型三類。在建筑物鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)中，應(yīng)用前景最好的當(dāng)屬膨脹型防火涂料，膨脹型防火涂料通常在火災(zāi)條件下，厚度能迅速膨脹到原來厚度許多倍，進(jìn)一步產(chǎn)生炭化隔熱層，從而降低所需要保護(hù)的材料表面的溫度升高速率，延長(zhǎng)建筑物受破壞的時(shí)間。 1聚合物基膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 最早開發(fā)的防火涂的主要成分為無機(jī)材料，如1924年世界上第一種防火涂料主要由石棉、立德粉、高嶺土以及氟化鈉等。膨脹型防火涂料的概念最早由Tramm 于1937年提出，他采用二氰二銨為膨脹發(fā)泡劑、磷酸二銨為催化劑制備了可膨脹型防火涂料,聚合物基膨脹型防火涂料除了少量催化劑及添加型發(fā)泡劑為無機(jī)材料，其主要成分為有機(jī)物。如1948年Jones等人采用多聚甲醛、磷酸銨、淀粉、尿素等合成了聚合物基膨脹型防火涂料;美國(guó)Monsanto公司和 Vandersall實(shí)驗(yàn)室在1965年聯(lián)合開發(fā)了磷酸銨、二銨，磷酸蜜胺和聚磷酸銨三大聚合物基膨脹型防火涂料，從此聚合物基膨脹型防火涂料走上了集商業(yè)開發(fā)和新產(chǎn)品研究探索為一體的熱門研究領(lǐng)域。
近年來，聚合物基膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的開發(fā)得到了一定的發(fā)展。而研究得最多的體系則為P- C-N阻燃體系。這類體系的聚合物基料普遍為改性后的丙烯酸樹脂、改性高氯化聚乙烯樹脂以及改性氨基樹脂等。采用這類聚合物作為膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的基料，可以賦予涂料以良好的裝飾性、耐候性以及耐化學(xué)腐蝕性[3]。季寶華人選取有有機(jī)硅改性丙烯酸乳液為基料，聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇為發(fā)泡劑制備了聚合物基膨脹型剛結(jié)構(gòu)防火涂料。由于單純聚合物基膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料存在著膨脹倍率過小、隔絕性能低、耐火性差等缺點(diǎn)，因此對(duì)單純聚合物基膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究取得的進(jìn)展并不明顯。當(dāng)前大部分研究主要集中在性能更突出的功能性膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料上。 2無機(jī)填料改性膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 此處單獨(dú)將無機(jī)填料改性膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料單獨(dú)列為一類進(jìn)行敘述旨在于突出功能性無機(jī)填料對(duì)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火性能的影響，重點(diǎn)突出無機(jī)填料的功能性。因此這里所指的無機(jī)填料已經(jīng)不是純粹降低生產(chǎn)成本，或者提高其他物理性能而添加的類型。關(guān)于無機(jī)填料對(duì)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火性能的影響，彭華僑等人在2008年發(fā)表的綜述文章已有了較詳細(xì)的論述。該文著重綜述了各類無機(jī)納米、非納米填料對(duì)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火性能的改變。
最近幾年關(guān)于無機(jī)填料對(duì)膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火性能提高的研究主要集中在可膨脹石墨以及納米無機(jī)填料兩個(gè)領(lǐng)域。
國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的報(bào)道也較多，如劉學(xué)軍將可膨脹石墨添加到膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中，研究了膨脹石墨對(duì)涂料燃燒后炭質(zhì)層形貌、厚度以及對(duì)鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的影響。研究表明，膨脹石墨在膨脹炭質(zhì)層中的分布為蠕蟲形貌，使得膨脹炭質(zhì)層具有更加致密的結(jié)構(gòu)，增加了膨脹層的強(qiáng)度，從而更好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)。加入膨脹石墨的防火涂料在600℃環(huán)境下的失重減少了7%，并且使得鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限時(shí)間延長(zhǎng)了10分鐘。王建國(guó)[7]等則以硅丙乳液為基底，研究了膨脹石墨的加入對(duì)鋼結(jié)構(gòu)膨脹型防火涂料膨脹發(fā)泡層強(qiáng)度、粘著力等方面的影響。結(jié)果表明，膨脹型石墨的加入可以很好的克服發(fā)泡層蓬松易脫落、開裂的缺點(diǎn)。該膨脹型防火涂料的初始膨脹溫度為150℃,石墨添加量為3%時(shí)防火性能最好。李小朋等則采用聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺為阻燃發(fā)泡劑改性氯醚樹脂和氯丙樹脂基底，進(jìn)一步向該體系加入膨脹石墨，使得該系列膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在燃燒后炭質(zhì)層的質(zhì)量和熱穩(wěn)定性均有明顯提高。研究還發(fā)現(xiàn)該防火涂料在鋼表面具有良好的附著力，并且具有優(yōu)越的耐候性，燃燒后發(fā)泡層為密實(shí)的微孔狀泡沫結(jié)構(gòu)。