钢结构作为一种常见的建筑结构，具有强度高、重量轻、材质均匀、易于加工、可回收利用、工期短等优点。广泛应用于现代生活中，如钢结构停车场、工业厂房、体育馆等。 、车站、机场、桥梁等建筑物和构筑物。
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但钢结构存在耐腐蚀性差、耐火性能弱等缺点。当温度达到450℃时，其机械性能开始恶化。随着温度升高，劣化效应变得更加严重。当温度达到580℃时，其机械强度仅为室温。有一半的条件不能满足建筑物、构筑物的支撑作用。美国世贸中心大楼被飞机撞倒塌。主要原因是建筑物内钢材受热后力学性能明显下降。
2001年9月11日，美国世贸中心被飞机撞毁。
因此，为了提高钢结构的防火性能，减少结构损伤，研究人员对钢结构防火涂料进行了大量的研究，并取得了丰富的研究成果。钢结构防火涂料按防火原理可分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料；按分散介质可分为水溶性防火涂料和溶剂型防火涂料；按基材类型可分为无机防火涂料和有机防火涂料；按涂料基材可分为钢结构防火涂料、混凝土结构防火涂料和装饰防火涂料。
物体要发生燃烧反应，必须具备三个因素：助燃气体、火源、可燃物质。当这些因素之一不存在时，燃烧反应就不会发生。因此，要中断物体的燃烧反应，只需使上述三个因素不同时存在即可。防止助燃气体与可燃物接触是最简单、最方便的方法。防火涂料就是利用这一原理来进行防火工作的。原理如下：
⑴膨胀型防火涂料受热时膨胀，在钢结构表面形成泡沫层。一方面可以隔离助燃气体，另一方面形成的泡沫层由于其质地疏松，有利于减慢传热速度；
⑵膨胀型防火涂料泡沫层的形成过程是一个吸热过程，可以减少燃烧时的热量；
⑶非膨胀型防火涂料受热时不会发生体积变化，但其导热系数很低，能有效延缓热量向钢材的传递；
⑷不膨胀防火涂料本身不燃。当涂层燃烧时，会产生一层釉保护层，可以将钢材与火源隔离，减缓钢材因温升而导致的性能恶化；
⑸ 阻燃涂料的某些组分在燃烧过程中反应生成不燃气体是吸热过程，需要消耗一部分热量，这有助于在一定程度上降低温度。
1 膨胀型防火涂料
膨胀型防火涂料是指涂料燃烧时体积膨胀，形成致密的海绵状或蜂窝状碳泡沫层，将钢构件与火源隔离，减缓钢构件的升温速度，从而保护稳定性钢结构的。膨胀型防火涂料的燃烧示意图和膨胀过程图分别见图1和图2。其中，膨胀型防火涂料可分为有机膨胀型防火涂料和无机膨胀型防火涂料。
(1)有机膨胀型防火涂料
涂膜成膜剂使用有机物。通过体积膨胀增加泡沫层厚度并依靠膨胀碳层提供防火保护的涂料称为有机膨胀型阻燃涂料。常见的成膜物质有环氧树脂、聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯等。等待。此外，有机膨胀型防火涂料还包括酸源、碳源、发泡剂、填充颜料等成分。
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有机膨胀剂防火涂料的膨胀过程由酸源、碳源、气源三部分组成。反应系统流程图如图3所示。
酸源是指无机酸或受热能形成酸的物质，如硼酸、无卤二磷酸盐、聚磷酸铵等。当温度达到目标温度时，它们会热分解，引发碳化等化学反应或碳质化合物的脱水。 ;
碳源是指含碳量丰富的多羟基化合物，可通过酯化反应脱水成碳，如季戊四醇、二季戊四醇、淀粉等；
气源是指含氮多碳化合物，在加热条件下释放出不燃或难熔气体，如二氧化碳、氯化氢、氨气等，然后与碳材料孔壁形成泡沫结构。钢结构表面，如三聚氰胺、氯化石蜡等。酸源、碳源、气源的不同组合形成种类繁多的膨胀型阻燃体系。
对酸源和碳源的探索和研究将有助于提高防火涂料的耐火性能。胡胜利等.研究了不同聚合度的聚磷酸铵（MPP）对室外薄型钢结构防火涂料的理化性能（耐水、耐盐、耐酸、耐碱、耐紫外线）和耐火性能的影响。结果表明，采用高聚合度聚磷酸铵制备的阻燃涂料在理化性能和热稳定性方面均优于低聚合度聚磷酸铵。
吴润泽等人的研究表明，高聚合度的II型聚磷酸铵可以更好地改善膨胀碳层的性能，并具有更长的耐火性。涂层改性后，可继续提高耐火极限。季戊四醇是一种常见的碳源。唐等人。季戊四醇与C9马来酸酐共聚物进行酯化反应。结果表明，含有季戊四醇和C9马来酸酐共聚物的涂料在水或盐水浸泡后仍表现出良好的性能。耐火性。
(2)无机膨胀型防火涂料
以无机物为主要成分，以膨胀、发泡为防火机理的涂料称为无机膨胀型防火涂料。有机膨胀型防火涂料燃烧时易分解，燃烧后释放出有毒烟雾，而无机膨胀型防火涂料燃烧时无烟、无毒。
范春山等.以石棉粉、膨胀珍珠岩粉、高铝、膨胀蛭石为原料，制备防火涂料。他们采用复合泡沫层结构，通过阶梯式发泡来延缓温升，延长钢结构变形和结构失稳的时间。时间。
石棉粉
张任重等.以氢氧化镁、碳酸镁、膨胀石墨、苯丙乳液、磷酸铝、硼酸锌为原料，添加低熔点玻璃粉，开发出新型无机阻燃体系。同时以苯丙乳液、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、钛白粉、膨胀石墨为原料，制备有机膨胀型阻燃涂料。对比试验发现钢结构 防火涂料，前者可以大大减少火灾中有毒烟雾的排放。前者的强度和无机残留率分别是后者的1.7倍和2.1倍。倍，同时涂层结构更加致密，阻燃效果更加优异。
氢氧化镁
张娜娜等.采用碱性硅溶胶、甲基硅酸钾、颜料、填料和添加剂制备了水性无机膨胀型防火涂料。经过实验测试，得出最佳配比，在最佳配比下涂层膨胀层致密、坚硬。 ，防火性能符合规范要求。还揭示了该阻燃涂料在燃烧初期由甲基硅酸钠和可膨胀石墨组成，而白云石在燃烧中期起到阻燃作用。烧成后期，温度达到800~1000℃时，体系由固态变为液态，吸收热量而变成玻璃。整个燃烧过程是环保的。
2 非膨胀型防火涂料
非膨胀型防火涂料根据成膜物质不同可分为有机非膨胀型防火涂料和无机非膨胀型防火涂料。前者是以有机物为主的阻燃涂料，后者是以无机物为主的阻燃涂料。不燃防火涂料。
齐学军等.用水玻璃激发偏高岭土制备了基于地质聚合物的非膨胀阻燃涂料。测试结果表明，涂层的耐火时间达到2.8h（厚度：25mm），同时还具有耐水性、粘结强度、耐碱性。 、耐冷热循环等均表现良好，但存在干密度过高的问题；
高岭土
高辉等.以磷酸盐为成膜物质，添加氢氧化铝、硼酸盐、膨胀蛭石等材料，制备出性能良好、成本低廉的阻燃涂料。
膨胀蛭石
由于非膨胀型防火涂料的涂层厚度在高温条件下不会发生变化，因此涂层厚度对非膨胀型防火涂料的耐火性能具有决定性的影响。韩军等.通过实验测试了非膨胀型防火涂料在不同涂层厚度下的等效导热系数，并对结果进行了线性拟合，如图4所示。结果表明，涂层厚度越厚，火灾的等效导热系数阻燃涂料的导热系数越小，防火性能越好。
但较大的涂层厚度也限制了非膨胀型防火涂料的使用范围。由于涂层厚度大、用量大，在装饰和美观要求较高的钢结构建筑中很少使用。其次，施工工艺相对复杂，形状复杂的钢结构施工或全面涂装难度较大。当出现破损、剥落时，会严重影响其耐火性能。
3 生物阻燃涂料
生物材料作为一种绿色、环保、可再生的材料，广泛应用于各个领域。生物材料在阻燃涂料领域的使用也有良好的效果。
马腾飞等利用高软化点改性松香树脂增稠、软化等特性，研究了不同牌号和用量的松香树脂对防火涂料阻燃性能的影响。结果表明，当422松香树脂用量为0.7%时，防火涂料具有较好的性能。发泡倍数达到45倍，发泡层外观良好。被测钢板的温度最低。
松香
蛋壳和贝壳制品是最常见的生物材料。其主要成分是碳酸钙和少量有机物钢结构 防火涂料，可用作阻燃涂料中的填料。邢军等.以硅粉为粘结剂，蛋壳为填料，制备水性膨胀型涂料。测试发现硅粉、蛋壳和阻燃添加剂的组合对钢材的热稳定性、碳层膨胀和表面结构有影响。表现不错。蛋壳的添加可以大大提高防火性能；杨飞等.还用蛋壳作填料，配制防火涂料。研究结果还表明，蛋壳作为填料有助于提高防火涂料的性能。
蛋壳
李耀庄等.以蛤壳为填料，制备阻燃涂料。结果表明，填料中添加蛤壳后，阻燃体系在燃烧过程中形成丰富的交联结构，使碳层更加致密，具有更好的隔热性能，提高了涂层性能。具有良好的热稳定性和成炭率。当添加2wt%蛤壳填料时，阻燃涂料具有最佳的协同阻燃抑烟性能。 800℃时涂层残余碳含量为33.7%。
蛤壳
钢结构防火涂料分为无机防火涂料和有机防火涂料。前者多为厚型，即非膨胀型。它们具有耐火时间长、防腐性能好等优点。它们还存在涂层厚、用量高、装饰性差等问题。 、施工繁琐等缺点；后者多为薄型或超薄型，即膨胀型，具有粘结强度高、流平性好、美观、施工方便等优点，但在高温下会释放有毒烟雾，影响环境和人员健康。 。
目前，超薄型防火涂料的市场份额最大。从发展趋势来看，超薄型防火涂料必将取代薄型、厚型防火涂料。钢结构防火涂料未来的发展方向必须是进一步研发超薄型防火涂料，可分为以下几个方面：
⑴扩大阻燃涂料的使用范围，简化施工工艺；
⑵ 开发绿色环保防火材料，减少环境污染和对人员健康的危害；
⑶探索新型阻燃涂料的配比设计，添加新材料开发高性能产品，或研究添加其他行业废弃物进行二次利用；
⑷加强复合型防火涂料的研发，在提高耐水、耐腐蚀、隔热等性能的同时提高耐火性能。
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