0 前言
钢结构以其坚固、质轻、不燃等优点成为高层化楼房、大跨度桥梁等现代建筑的主要承重构件，但是当温度达到470～500 ℃时，钢结构开始失去承载能力，而火灾火场温度达800～1 200 ℃，鉴于此钢结构防火成为现代建筑的重要问题[1]。为提高钢结构建筑的耐火问题，20世纪70年代起国外开始采用防火涂料并取得了显著效果[2]。超薄型防火涂料厚度不超过3 mm，遇火膨胀发泡并形成一定厚度 的致密隔热炭化层，从而达到阻燃或延缓火焰扩展的目的。目前超薄型钢结构防火涂料存在品种少、价格高、涂装时严重开裂等缺陷，从而导致防火涂料装饰性差，防水、耐候性差，耐火时限短（50 min以下），不能满足《钢结构防火涂料通用技术条件》的要求[3]。

1 试验部分
1.1 主要原材料及规格
溴碳苯丙乳液、蒸馏水为自制，三聚氰胺、聚磷酸胺、季戊四醇、二甲基硅油、三氧化二锑、氯化石蜡、硼酸锌、膨润土、三氧化二钼、磷酸三丁酯、钛白粉为工业级。
1.2 主要试验仪器
主要试验设备有NH500型电子调温加热套、DJIC增力电动搅拌器、QFD型电动漆膜附着仪、QCJ型漆膜冲击器、QHQ-A型涂膜铅笔划痕硬度仪、QBY型漆膜摆杆式硬度计、QTY-10A型漆膜弯曲试验器、QZF锥形研磨机、GFJ高速分散机、HC-2氧指数测定仪、250 mL四口烧瓶、500 mL三口烧瓶、150 ℃温度计、加液漏斗、冷凝管、烧杯等。
1.3 超薄型钢结构防火涂料的制备
将适量的蒸馏水和配方量的聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、三氧化二锑、氯化石蜡、氢氧化铝、膨润土、钛白粉等依次加入多用分散研磨机中进行高速分散30～60 min，分散至所需的细度，降低搅拌速度加入溴碳苯丙乳液再分散10～20 min即得产品。
1.4 超薄型钢结构防火涂料的性能检测
按《钢结构防火涂料通用技术条件》的要求制作涂层试板，养护，检测。

2 结果与讨论
2.1 基料阻燃机理的探讨
燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响因素和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为哪一种是很难的，实际上是很多阻燃体系同时以几种阻燃机理起作用[4]。溴碳苯丙乳液由多种单体构成，因而其热分解行为尤为复杂。但有一点可以肯定的是，当溴碳苯丙乳液在空气中受热燃烧时，主要按一种自由基降解机理进行分解。其热分解原理大致如下：


从上述反应机理可知，溴碳苯丙乳液在空气中燃烧时，会产生大量自由基，从而引起自由基链降解反应。若在溴碳苯丙乳液中加入自由基捕获剂将可收到良好的阻燃效果。在含溴的溴碳苯丙乳液中，溴原子就能起到这种自由基捕获的作用。
从共价键的键能得知[5]：
C—C 347.3 kJ/mol
C—H 414.2 kJ/mol
C—Br 284.5 kJ/mol
C—O 359.8 kJ/mol
所以，可以推断出含溴的苯丙乳液在热分解时，键能较弱的下列划虚线部位先断裂：

为了证实上述推断，对含溴的苯丙乳液进行了灼烧试验，并对灼烧后的产物进行了红外分析；灼烧后产物的红外光谱见图1。

波数1 730 cm-1处的强吸收峰为酯的C=O伸缩振动峰，波数762 cm-1、700 cm-1处吸收峰为苯环的单取代吸收峰，波数835 cm-1、943 cm-1之间无吸收峰说明苯环已由四取代变成了单取代，波数621 cm-1以下无吸收峰 ，证明上述推断是正确的。断键后生成的自由基碎片，特别是溴离子还能进一步反应生成HBr，而HBr能捕获传递燃烧链式反应的活性自由基(如OH·、O·、 H·)，生成活性较低的溴自由基，致使燃烧减缓或终止。机理如下：

在含溴的苯丙乳液中，苯丙乳液的阻燃作用主要是靠溴自由基在气相中进行上述反应，捕获促进燃烧反应的链增长自由基。此外，HBr为密度大的气体，又难燃，它不仅能稀释空气中的氧，而且能覆盖于材料表面，取代空气，致使材料的燃烧速度降低或自熄。