0 前 言
20世纪30年代在国外有以水玻璃为基料、加矿粉为填料的无机防火涂料，经过几十年的发展，水性防火涂料已经在国内外得到了广泛推广和使用，目前在房屋的钢架、酒店、大厦、机场、车站等建筑物、构筑物上都大量采用了水性防火涂料。随着整个涂料工业向节能、低污染、高性能方向发展，水性防火涂料代表着防火涂料的发展方向，目前在国外（如美国、日本等）膨胀型防火涂料中水性占75%，同时水性防火涂料在耐水性、防火性、装饰性、降低成本等方面也不断取得可喜的进展。
1 试验部分
1 试验部分
1.1 原料
试验所用材料主要分为成膜物质、功能性材料、颜填料、助剂等4大部分。
聚磷酸铵（APP），国产；三聚氰胺（MEL），国产；双聚季戊四醇（DPE），国产；氯化石蜡（CP），国产；钛白粉，国产；硅灰石粉，国产；苯丙乳液，进口；纯丙乳液，国产；pH值调节剂，进口；分散剂，进口；消泡剂，进口；成膜助剂，国产；增稠剂,进口；杀菌剂，进口；防霉剂，进口。
1.2 试验仪器和设备
高速分散机；斯托默黏度计；电子天平；风速仪；酒精喷灯；数显温度计；马弗炉；自制耐火性能检测装置等。
1.3 试验设计
1.3.1 乳液加量的确定
利用正交设计法，制定一个3因素2位级的L4(23)正交表（见表1），确定乳液和钛白粉的加量。
由表1可知，根据遮盖力及功能填料的加量、成本考虑， 2#试验为佳加量。
1.3.2 功能性填料加量的确定
通过以上试验确定了乳液和钛白粉的加量后，利用正交设计法，制定一个4因素3位级的L9(34)正交表（见表2），确定功能性填料的加量，确定佳配方。根据表2耐燃试验及马弗炉试验结果(见表3、图1)，6# 试验为佳试验方案。
1.4 参考配方(见表4)
1.5.1 涂料的制备
将去离子水、消泡剂、分散剂依次加入搅拌容器内，在搅拌状态下，依次加入APP、CL-70、 MEL、双聚季戊四醇、钛白粉、硅灰石粉，以2 000 r/min高速分散1 h后，加入乳液以500 r/min速度分散30 min后加入增稠剂、防霉剂、杀菌剂，搅拌均匀测中控指标，合格后包装，检测结果见表5。
1.5.2 耐火性能检测
制板涂膜干膜厚度2 mm，分别放入自制的检测装置内（见图2），用灵敏度为0.1 ℃的数显温度计分别测量样板的背面温度，考察膨胀部分的高度及强度及钢板背面颜色的变化，耐火性能差一些的钢板背面有蓝色斑点产生，确定6#试验设计为佳试验方案。
1.5.3 性能检测(见表6)
2 分析与讨论
2.1 乳液的选择
本试验选取了耐候性、耐水性好，表面张力相对低，附着力优异的纯丙乳液和苯丙乳液相配合使用，获得了较好的涂膜外观和优异的性能。
2.2 功能性填料的选择
功能性填料体系包括脱水催化剂、碳化剂和发泡剂3部分。
本试验采用聚磷酸铵为脱水催化剂，三聚氰胺为发泡剂，季戊四醇为碳化剂。脱水催化剂、发泡剂往往不仅起一种作用，而且起了双重作用，甚至三重作用。如聚磷酸铵，既是脱水剂，又是发泡阻燃剂，聚磷酸铵分解放出NH3和磷酸，磷酸进一步脱水产生偏磷酸和焦磷酸，这些酸作为脱水剂使季戊四醇上的羟基脱水成炭。而三聚氰胺分解产生NH3，使涂层鼓泡形成多孔泡沫层，对基材起到保护作用。所以脱水催化剂、发泡剂、碳化剂三者构成P-C-N防火体系，对膨胀型防火涂料起非常重要的作用。各组分的加量通过试验寻找到佳加量，如果膨胀层高度过大，则相应膨胀层强度就会下降，要找到二者的佳比例。
2.3 助剂的选择
2.3 助剂的选择
2.3.1 分散剂的选择
本试验选取了无毒、无味、环保型的pH值调节剂，得到相对稳定的涂料体系。润湿剂主要是降低物质的表面张力，其分子量较小；分散剂吸附在颜料的表面上产生电荷斥力或空间位阻，防止颜料产生有害絮凝，使分散体系处于稳定状态，一般分子量较大；润湿分散剂主要是在界面处发挥作用，润湿、分散、稳定作用的基础是该物质的吸附层，由于吸附层覆盖在固体粒子的表面上，改变了相之间的作用条件和物理化学进程，试验中选择了高分子类分散剂，特种阴离子型聚羧酸钠盐，用于钛白粉和一些体积颜料润湿分散。
2.3.2 成膜助剂的选择
成膜助剂又称聚结助剂，它能促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形，改善其聚结性能，能在广泛的施工温度范围内成膜。本试验中成膜助剂采取直接加入方式，在颜料高速分散时添加，使成膜助剂较好的乳化分散。
2.3.3 消泡剂的选择
试验中采取消泡剂分两次添加，在分散颜料阶段选用抑泡效果好的消泡剂，在制漆阶段选用破泡效果好的消泡剂，消泡剂的加量以低的有效量为好，用量过大，会引起缩孔、缩边、涂刷性差和再涂性差等问题，用量少，则泡沫消除不了。
2.3.4 防霉、杀菌剂的选择
防霉、杀菌剂的选择必须考虑其效能及毒性问题，它的主要作用是防止涂料贮存时腐败变质及涂装后涂膜长霉，影响使用性能。涂料用防霉、杀菌剂要有广谱的抗微生物活性、药效高、活性长久，对各种霉菌有广泛的致死或抑制作用，对人体无毒或低毒，加入涂料中不与其组成起化学变化，成膜后不影响其物理、化学性能，挥发性低，在涂料中相容性好，容易分散而在水中不溶或难溶，具有耐紫外线、耐热、抗氧等性能。对金属和各种材料不腐蚀、不产生电蚀。
3 结语
本试验研制的水性膨胀型防火涂料耐燃时间和性能达到标准要求，具有较好的防火性能，属于环保节能涂料，材料来源广泛，施工工艺简单，具有良好的防火性、防水性、装饰性，可广泛应用于房屋的钢架、酒店、大厦、机场、车站等建筑物。
