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表5轻质隔热材料的配比对耐火性的影响
 

3.3发泡材料的组成及用量对涂料防火性能的影响

非膨胀厚质防火涂料中添加了大量轻质隔热材料，由于隔热材料的颗粒较大，构成的涂层孔隙较大，孔隙率相对较低，涂层的绝热性受到制约，改善涂层绝热性低的办法是添加发泡材料。发泡材料可以在涂料受热时膨胀，填满涂层填料间的细小空间，减缓热量的传递速率[2]。常用的有机膨胀发泡材料是由聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇构成的P-N-C高温发泡阻燃体系，但是该体系在非膨胀型厚质防火涂料中的用量不宜多，这是因为：①该体系在高温下会释放出NH3、HCN等物质，增加涂料的烟气毒性，影响安全等级；②该体系的作用是为了在高温下膨胀，填充颗粒间的空隙，并不希望在涂层表面形成碳质层。因此，其用量应控制在涂料总量的5%以下。通过正交试验证明，当m（聚磷酸铵）∶m（三聚氰胺）∶m（季戊四醇）=2∶3∶2时，其膨胀发泡性最好。

为了进一步提高涂层的孔隙率、减小孔隙尺寸，弥补有机膨胀发泡剂用量少的不足，配方中添加了适量的无机膨胀材料———可膨胀石墨和重铬酸铵。可膨胀石墨具有润滑性、导电性、柔韧性、化学稳定性等特性。当其受到200℃以上高温时，吸留在层间点阵中的化合物吸收大量热量而急剧分解、气化、膨胀，最终沿层间膨胀150~200倍，形成纳米级微孔结构，成为大量“蠕虫”状碳化体微粒，填充于涂层中的空隙之间；重铬酸铵在高温下分解成三氧化二铬，体积膨胀数10倍，膨松的三氧化二铬具有高熔点（1300℃）、高耐火性能，其高温下吸热分解式为：无机膨胀材料，不但可提高防火涂层的热阻，增大防火极限值，而且在高温下可吸收大量的热量、释放出水，可有效地降低火灾中防火涂层的温度，延缓热量向内部传递，同时还有抑烟消烟作用。试验证明，无机膨胀发泡材料的添加量以涂料总量的4%为宜。

3.4提高涂料耐腐蚀性的措施

为了防止金属表面锈蚀，常采用防锈防腐涂料对其进行涂装保护，保护层透气是造成金属表面失去阴极保护而加快锈蚀速率的诱因[3]。因此，防腐涂层只有具备了致密、疏水性强、附着力好、电阻大或涂层足够厚的条件时，才能有效地屏蔽水蒸气、氧气、氯离子等的侵蚀，起到物理防锈作用。本研究为了弥补厚涂防火涂料粗糙多孔、透气渗水的缺陷，配方中选用不同粒径级配的填料，尽可能提高涂层的致密度。选用云母粉、石墨、蛭石等片状填料，使其在涂层中片片搭接、层层重叠，形成“迷宫”效应；有机硅憎水剂的加入，可在毛细管内壁及涂层表面形成网状憎水硅氧烷膜；防火涂料的施工厚度要求达到10~20mm，具有足够厚度的涂层才能具有良好的屏蔽水、氧、氯离子的能力。为了提高防火涂层的化学防腐性能，配方中选用了纳米复合铁钛粉，它的主要成分是多种不同形态的磷酸盐，然后再与硅基、钛基、铁基氧化物及氧化钇等纳米粉体材料复合而成，其自身有一定的防锈能力。磷酸盐中的磷酸根可与钢铁表面的铁原子发生反应，生成水不溶的磷酸铁络合盐，并牢固地附着在钢铁表面，阻隔了水、氧、氯离子等，起到钝化缓蚀作用。分散在厚涂型防火涂料中的纳米复合铁钛粉，在常温态时它是防火涂层中的一种超细防锈填料，对增强涂层的致密度、抗压强度及耐水性有一定作用，在涂层受火时，磷酸盐分解出磷酸根，成为阻燃剂和脱水催化剂，并有消烟作用。考虑到本涂料的功能应以防火为主、防腐为辅，纳米复合铁钛粉的添加量不宜过多，过多时会相应减少隔热材料的用量，对涂层的防火性能不利，用量过少时则防腐效果不明显，权衡利弊，铁钛粉的添加量确定为10%左右。

4应用范围及施工方法

4.1应用范围

该厚涂型钢结构防火防腐涂料，可广泛应用于室内外钢结构的防火防腐涂装保护，适用于高层钢结构建筑、大跨度钢结构工业厂房及场馆、隧道防火工程、石油化工设施及需要防火、保温、消音的建筑物墙体。

4.2施工方法

⑴基层处理：清除施工基层表面的尘土、油污、杂物等。对未除锈的钢材表面进行除锈，对已涂防锈漆但漆膜遭到损坏的钢构件进行补涂。

⑵按照m（粉状涂料）∶m（水）=1.0∶（1.0~1.2）的配比，于现场慢速搅拌成适于施工稠度的浆料，采用喷涂、抹涂、刮涂或3种方法相结合的施工方法进行施工。

⑶施工环境温度应在5℃以上。

⑷根据设计厚度要求，需进行多道施工，每道施工厚度应控制在5~10mm之内，每道间隔24h，待前一道基本干燥后再进行后一道施工，如需要平整的表面，可在最后一道施工后做抹平处理。

⑸浆料应随用随配，配好的浆料应在1h内用完，避免因放置时间过长而固化浪费。

5结语

本厚涂型钢结构防火防腐涂料，兼具防火防腐双重功能，具有黏结强度和抗压强度高、耐水耐候性好等特点，该涂料由复合黏结剂、无机轻质隔热材料、复合发泡材料、防锈颜料、填料及助剂组成。⑴复合黏结剂由水泥、粉煤灰、灰钙粉和乳胶粉组成，其组成比例为m（无机粘结剂）∶m（乳胶粉）=100∶4.65，复合粘结剂占涂料的45%~50%。⑵轻质隔热材料由玻化微珠（A）、空心玻璃微珠（B）、膨胀蛭石（C）、海泡石粉（D）、水镁石纤维（E）组成，当D、E值确定后，m（A）∶m（B）∶m（C）＝4∶2∶1，隔热材料总量占涂料的35％左右。⑶复合发泡剂由有机发泡体系和无机膨胀发泡材料组成，有机发泡体系由m（聚磷酸铵）∶m（三聚氰胺）∶m（季戊四醇）=2∶3∶2组成，在涂料中不大于5%；无机膨胀材料由可膨胀石墨和重铬酸铵组成，在涂料中占4%左右。⑷防锈颜料选择纳米复合铁钛粉，添加量为10%左右，另外，还选择了云母粉为填料及多种助剂进行配合。