1 引言
在现实生活中，钢结构建筑以其轻质高强、施工方便等优点越来越多地被应用在实际工程中，特别是高层建筑和大型建筑。例如巴黎的埃菲尔铁塔、北京奥运会的主体育场鸟巢、上海东方明珠塔等。尽管钢结构拥有很多的优点，但是也不可避免地被两种缺陷所困扰。一是高温强度低：当温度上升到540 ℃，受热20 min，钢的强度会降低70%左右。这导致了钢结构建筑在发生火灾时，由于结构强度的下降不能支撑整个建筑，将有倒塌的危险。典型的例子当属911 恐怖袭击事件中倒塌的世贸中心双子塔。二是钢结构易腐蚀，极大地影响了结构强度。针对钢结构高温强度低的问题，通常可通过在钢表面涂装一层受热膨胀的防火涂层。这种涂层在常温下起防腐蚀作用，一旦发生火灾，涂层中的防火助剂发生协同效应，迅速膨胀为致密、稳定的碳化发泡层，发泡率可达十几至几十倍，而导热系数仅为原涂层的几十分之一，从而起到隔绝外界高温、保护钢结构整体强度的目的。出于对环境问题的考虑，选用的材料应以对环境和人体无害为基本原则。
本研究选择环氧乳液作为基料，主要基于以下3个原因：①环氧乳液中的醚键和羟基可提供对钢板和其它填料良好的黏结性；②环氧树脂的交联结构可以保证形成的碳化发泡层有足够的强度；③常温成膜，便于施工。由于环氧涂层的交联度很大程度上决定于基料树脂的性能，而基料树脂的性能对涂层的防火性能又有直接影响，因此探究交联度和基料树脂、涂层性能和碳化发泡层性能之间的关系很有必要。本文研究了不同种类、不同用量的脂肪胺固化剂对水性膨胀型环氧钢结构防火涂料性能的影响规律，以期为防火涂料配方设计和实际生产提供试验依据。

2 试验部分
2.1 试验原料
环氧乳液：型号AB-EP-20，工业级，浙江安邦新材料发展有限公司；脂肪族多元胺类固化剂：化学纯，国药集团化学试剂有限公司，具体品种见表1；聚磷酸铵（APP）：DP ＞1 000，工业级，山东寿光卫东化工有限公司；三聚氰胺（MEL）：工业级，山东鲁明化工有限公司；季戊四醇（PER）：含量不小于95%，工业级，湖北宜化化工有限公司；可膨胀石墨：牌号808，工业级，保定市艾可森碳素制品有限公司；钛白粉：型号R-902+，工业级，美国杜邦公司；海泡石：型号MY-F6，工业级，河北易县海泡石开发有限公司；水性消泡剂：型号HX-5042，工业级，上海华夏奔腾化工有限公司；水性分散剂：HX-5300，工业级，上海华夏奔腾化工有限公司。

2.2 制备方法
2.2.1 水性超薄膨胀型防火涂料的制备
水性超薄膨胀型防火涂料的基本配方见表2。

涂料制备方法：首先按照表2 配方量称取防火助剂、无机填料，置于称量缸内，加入适量的去离子水，搅拌均匀得到浆液，称得搪瓷杯和浆液的总质量W1。将所得浆液用高速搅拌机（转速900 ~ 1 000 r/min）分散20 min，然后在三辊研磨机上研磨2 遍，使填料和防火助剂颗粒达到一定的细度。再次称量容器和浆液的总质量，得W2。计算残余率和实际乳液用量：

式中：W0———空搪瓷杯的质量，g；
W1———搪瓷杯和原始浆液的总质量，g；
W2———搪瓷杯和经搅拌、三辊机研磨2 遍后的浆液的总质量，g。
实际乳液用量= t × 配方中的乳液用量⑵按实际乳液用量和不同固化剂比例分别称取环氧乳液、固化剂，加入制得的浆液中混合搅拌均匀，按比例滴加消泡剂，然后用高速搅拌机（转速300 r/min 左右）常温下搅拌20 min，得到成品防火涂料。
2.2.2 防火涂料样板的制备
钢板（150 mm × 70 mm × 1 mm）除锈，将制得的涂料涂刷于钢板上，在常温下自然晾干，待干燥后重复涂刷，直至涂层厚度达到（2.00 ± 0.12）mm。涂刷好的样板倾斜45 °放置养护7 d 后进行防火性能测试。
2.3 表征与测试
2.3.1 防火性能的测试
将制得的样板放置于煤气喷灯上，调整煤气喷灯高度,使涂层充分暴露在外焰中，从煤气喷灯点燃开始计时，调整火焰使之平稳燃烧。用热电偶测量钢板背面的温度，每2 s 记录一次，计算机自动生成钢板背温-时间曲线。试验装置见图1。