2.1.1 不同乳液对涂膜耐水性的影响
首先优选出常用的苯丙、纯丙、硅丙、氯偏乳液分别进行耐水性实验，方法是：将乳液用100 μm 的线棒均匀刮涂在透明玻璃板上，随后放入50℃的烘箱中，烘烤4 h 后取出，待温度降至常温后浸入水中，每隔12 h 观察漆膜是否变白。所用的代表性乳液分别为RS-998A、BLJ-960、RS-996AD、氯偏乳液，耐水性结果如表3 所示。
表3 乳液的耐水性

由表3 可见：硅丙乳液RS-996AD 的耐水性好［6］，RS-996AD 与氯偏乳液混拼后耐水性下降，但是两者相容性较好，并且氯偏乳液耐火性较好，两者混拼后可以作为室内薄型钢结构防火涂料的基料，根据室内薄型钢结构防火涂料对耐水性的要求，两者合适的混拼比例为m996AD ∶m氯偏乳液=3∶2。2.1.2 不同乳液对涂膜耐火性的影响不同基料对室内薄型钢结构防火涂料的耐火性有直接的影响，主要表现在熔融时对发泡剂产生气体的包裹能力，以及熔融时对基材的黏附能力等方面。下面用经验的方法对防火涂料的的耐火性能进行分析。
如图1 所示，将耐火性测试样板放置在左面铁架台上的铁圈上，涂层面朝下，铁圈与酒精喷灯口的垂直距离为固定值，以5~8 cm 为宜。将红外测温仪固定在右面的铁架台上，并将红点指向左面铁架台铁圈的圆心。将酒精喷灯的位置摆好后，在铁架台上做出标记，使火焰指向铁圈的圆心，从而减少测量误差。待喷灯火焰温度升至1 000℃时，将酒精喷灯移至测试样板下方，直接燃烧防火涂层，并开始计时，将钢板背面温度升至300℃的时间作为涂层的耐火时间，同时观察发烟量。待样板冷却后观察炭化层的横切面情况，测量炭层高度，以评定涂层的阻燃性。


图1 耐火性评定装置
用涂膜制备器制得相同湿膜厚度（约5 mm）的涂膜，涂膜干燥后测得几种乳液的耐火性，如表4 所示。
表4 不同乳液对涂膜耐火性的影响

由表4 可见：硅丙乳液RS-996AD 与氯偏乳液进行混拼，能大大提高涂膜的耐火性，因为氯偏乳液中的氯原子有阻燃作用。但是炭层质量不理想，需要进一步增加炭层的致密性，同时需要加入抑烟剂，减少燃烧时的发烟量，首先确定基料的佳用量。
2.1.3 乳液用量对涂膜耐水性和耐火性的影响
涂料中乳液用量直接影响涂膜的性能，室内薄型钢结构防火涂料中乳液用量对其耐水性和耐火性的影响见图2。

由图2 可见：配方中乳液用量对防火涂料的耐火性有很大影响，随着乳液用量的增加，耐火时间延长，但增加到一定程度后耐火时间反而缩短。其原因是乳液用量少时，不能起到与基材的黏结作用，形成的炭质层容易脱落；而乳液用量过多时，膨胀阻燃体系含量减少，不能形成很好的炭质层，因此适量的乳液用量才能保证良好的耐火性［7］。随着乳液用量的增加，涂膜的致密性和对颜填料的包覆能力增强，因此涂膜的耐水性提高。综合涂膜的耐水性和耐火性，终确定乳液的用量为配方总量的25%。
2.1.4 硅酸钾Inocot330 对涂膜耐水性和耐火性的影响
有机膨胀阻燃体系具有涂层美观、附着力好等特点，但其阻燃时易产生烟雾和不同程度地放出毒性气体。涂层遇火高温作用时，碱金属硅酸盐所含结晶水及水玻璃中氧链上羟基的脱水作用，使涂层熔融变软，且黏度变大。这时由于分解产生的气体不能自由排出，使涂膜产生气泡，形成了具有隔热功能的多孔硅酸盐泡沫状隔热层［8］。有机无机复合基料的选用在理论上可以提高涂膜的致密性，增强涂膜的耐火性。首先将硅酸钾Inocot330 加入到混拼好的RS-996AD 和氯偏乳液中，检测相容性，结果为不破乳，相容性好。确定基料为mRS-996AD ∶m氯偏乳液=3∶2，并加入Inocot330，然后按照表1 配方制漆和测试样板，进行耐水性和耐火性的分析，结果见图3。

1—涂膜的耐水性；2—涂膜的耐火时间/min
图3 硅酸钾Inocot330 用量对涂膜耐水性和耐火性的影响
由图3 可见：随着Inocot330 用量的增大，涂膜的耐水性和耐火性提高，但是增大到一定程度后，涂膜的耐水性和耐火性反而下降。因为Inocot330硬化后的主要成分为水合硅酸钾，在成膜后可视为细粒径的填料填充在涂膜中，增加涂膜的致密性。Inocot330 也可提高炭化层的强度和致密性，提高炭层质量，进而提高耐火性，但其用量过大，会影响涂膜的发泡，导致炭化层高度降低，从而使耐火性下降。Inocot330 的用量为配方总量的5% 时，涂膜的耐水性和耐火性佳。Inocot330 必须先与乳液进行预混合，然后慢慢加入前期浆料中，否则会使分散好的APP（聚磷酸）发生板结［9］。
2.2 阻燃体系及颜填料的选择
目前的膨胀型防火涂料主要的阻燃体系是以聚磷酸铵作为催化剂，三聚氰胺作为发泡剂，季戊四醇作为成炭剂，此P-N-C 型膨胀阻燃体系技术成熟，并且提供了很多理论和实验依据，其佳比例为5∶3∶2［10］。但是只加入阻燃体系不能赋予漆膜足够的机械性能和遮盖力等，燃烧后生成的炭化层质量也不好，炭化层强度低会导致火焰或者发泡剂生成的气体冲破炭化层，因此需要加入其他填料来增加炭化层的强度，但必须控制加量，否则会影响炭化层的高度。颜填料的种类和用量直接影响涂层的发泡效果和膨胀高度，并改善涂料的物理化学性能和环保性，在选用颜填料时要考虑与涂料中其他组分的协同效应［11］。选用钛白粉增加遮盖力；选用石英粉增加涂层的致密性和机械强度；选用海泡石和蛭石增加涂膜成炭过程中的隔热性能，保护钢结构不会因燃烧而迅速升温；选择三氧化二锑和氯化石蜡协同作用，增加涂层的阻燃效果；选用氢氧化镁作为抑烟剂，控制含氯树脂燃烧后的发烟量。
2.3 增稠体系的选择
室内薄型钢结构防火涂料中加入增稠剂的作用主要表现在如下几方面：，增加体系的悬浮性，防止粉料下沉和涂料分层。因为要求薄型钢结构防火涂料膜厚为3~7 mm，必须保证涂料的固含量，所以粉料量较大，加之空心玻璃微珠容易上浮的特性，必须选择合适的增稠剂控制体系的稳定性。第二，为了达到初期的干燥抗裂性指标，必须加入保水性强的增稠剂，进而控制挥发梯度。第三，增强涂料的施工性能。薄型钢结构防火涂料多采用喷涂、刮涂施工，必须调整好涂料的黏度和触变性。根据室内薄型钢结构防火涂料的实际使用需求，设定了几组增稠体系（表5）进行实验，并根据施工方式，确定终涂料黏度为12~13 环（腻子稠度测定仪测得）。由表5 可见：只用纤维素类增稠剂，体系黏性大，不易施工，容易分水；只用膨润土时触变高，施工性好，不易分水，但保水性差，厚涂容易开裂；纤维素类增稠剂与膨润土配用时，避免了各自的缺点，改善了开罐效果、施工性能和初期干燥抗裂性；而纤维素类与碱溶胀类增稠剂配用时，体系触变值下降，施工性稍差，刮涂无爽滑性，其他性能正常。本文选用纤维素类增稠剂与膨润土配用。为了实现较好的刮涂性，又优选出黏度为50~60 Pa·s 的羟丙基甲基纤维素，保证贮存稳定性，提高施工性能。
表5 几种增稠体系的影响

3 结语
（1） 硅丙乳液和氯偏乳液进行混拼，可以提高室内薄型钢结构防火涂料的耐水性和耐火性，但是要做好两者的相容性检测，防止出现破乳。
（2） 无机硅酸钾的加入可以增强涂膜的致密性，进而改进涂膜的耐水性和耐火性，但加入时必须与基料预混合，然后慢慢加入到前期浆料中，防止聚磷酸板结成粗颗粒。
（3） 羟丙基甲基纤维素与膨润土配用，可有效提供体系所需的保水性和触变值，增强初期干燥抗裂性，同时易于喷涂、刮涂施工。