溴碳酚醛环氧超薄型钢结构防火涂料：配方、制备与性能研究.docxVIP

溴碳酚醛环氧超薄型钢结构防火涂料：配方、制备与性能研究

一、引言

1.1研究背景

在现代建筑领域，钢结构建筑凭借其众多突出优势，如质量轻、强度高、施工便捷、空间利用率大以及工业化程度高，在高层建筑、大跨度结构和轻型结构等项目中得到了极为广泛的应用。无论是高耸入云的摩天大楼，还是宽敞宏大的体育场馆，又或是高效便捷的工业厂房，钢结构都展现出了其独特的魅力和不可替代的作用。例如北京的奥运场馆，其造型独特、结构复杂，钢结构的运用不仅满足了建筑的力学需求，还实现了建筑美学与功能的完美结合，充分彰显了钢结构在大型公共建筑中的优势。

然而，钢结构自身存在着一个显著的缺陷，即耐火性能较差。钢材是热的良导体，当遭遇火灾时，热量会迅速在钢结构中传导。一旦钢结构自身温度超过540℃，其机械强度几乎会全部丧失。此时，钢结构将无法承受建筑物的重量，导致建筑物坍塌损毁。历史上，众多因钢结构火灾而引发的悲剧令人痛心疾首。像2001年美国“9?11”事件中，世贸双塔因飞机撞击引发大火，钢结构在高温下迅速失去承载能力，最终两座高楼轰然倒塌，造成了巨大的人员伤亡和财产损失，这一事件也让人们深刻认识到钢结构防火的重要性和紧迫性。

为了提高钢结构的耐火性能，保障人民生命和财产安全，对钢结构实施有效的防火保护至关重要。目前，市场上存在多种钢结构防火保护措施，如防火涂料防火、防火板包覆防火、钢丝网抹水泥砂浆防火、混凝土防火、砖砌墙体防火等。其中，防火涂料防火是应用最为广泛的一种方式。防火涂料通过在钢结构表面形成涂层，发挥多种防火作用。一方面，涂层对钢基材起屏蔽作用，使其不至于直接暴露在火焰高温中；另一方面，吸热后部分物质分解放出的水蒸气或其他不燃气体，能消耗热量、降低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气；同时，涂层本身多孔轻质和受热后形成的碳化泡沫层，能够阻止热量向钢基材传递，推迟钢基材强度的降低，从而提高钢结构的耐火极限。

在防火涂料中，超薄型钢结构防火涂料以其独特的优势脱颖而出。与厚型防火涂料（涂层厚度8-50mm）和薄型防火涂料（涂层厚度3-8mm）相比，超薄型防火涂料涂层厚度通常小于3mm，具有涂层薄、质量轻、装饰性好等优点，在满足防火要求的同时，最大程度地减少了对建筑结构和外观的影响。然而，目前市场上的超薄型钢结构防火涂料仍存在一些亟待解决的问题，如耐水性不佳，遇水易脱落、膨胀，耐久性欠佳等。这些问题严重限制了超薄型钢结构防火涂料的应用范围和使用寿命，也给钢结构建筑的防火安全带来了隐患。

针对上述问题，本研究致力于研制一种溴碳酚醛环氧超薄型钢结构防火涂料。溴系阻燃剂的分解温度大多在200-300℃，与各种高聚物材料的分解温度相匹配，能够在最佳时刻于气相及凝聚相同时起到阻燃作用，且添加量小，阻燃效果好，是目前应用较为广泛的阻燃剂。将溴元素引入到高分子材料中，有望提高涂料的装饰性和耐火极限。通过对溴碳酚醛环氧树脂体系的深入研究，优化配方和制备工艺，并对涂料的各项性能进行全面测试和分析，旨在开发出一种具有优异防火性能、良好耐水性和耐久性的超薄型钢结构防火涂料，为钢结构建筑的安全使用提供可靠的保障。

1.2国内外研究现状

在国外，对超薄型钢结构防火涂料的研究起步较早，技术相对成熟。美国、日本、欧洲等发达国家和地区在防火涂料的基础研究、配方设计、制备工艺以及性能测试等方面都取得了显著的成果。例如，美国的一些研究机构致力于开发高性能的防火涂料，通过优化配方，提高涂料的防火性能和耐久性，其研制的一些超薄型防火涂料在高层建筑和大型工业设施中得到了广泛应用。在欧洲，相关标准和规范较为完善，对防火涂料的性能要求严格，推动了防火涂料技术的不断进步。欧洲国家在钢结构建筑中使用超薄型防火涂料的比例已经超过了40%，并且还在不断发展和完善新的技术和产品。

在国内，随着钢结构建筑的迅速发展，对超薄型钢结构防火涂料的研究也日益受到重视。众多科研院校和企业纷纷投入研发，取得了一系列的成果。兰州理工大学的研究团队以对溴苯酚和苯酚合成了溴碳酚醛树脂，再以Span-80为乳化剂，二月桂酸二丁基锡（DBTDL）为催化剂，用界面聚合法对季戊四醇微胶囊化以改善其耐水性，从而提高涂料的耐候性，使涂料耐火极限达2.1h，耐水性达16d。但目前国内市场上的超薄型钢结构防火涂料仍存在一些问题，如部分产品的防火性能不稳定，在高温下的膨胀倍率和碳化层质量不理想；耐水性和耐久性有待进一步提高，在潮湿环境或长期使用过程中，涂层容易出现脱落、起泡等现象；此外，一些涂料的环保性能不达标，挥发的有害物质对环境和人体健康造成潜在威胁。

在成分研究方面，国内外都在探索新型的阻燃剂和基料树脂。溴系阻燃剂由于其分解温度与高聚物材料相匹配，能在气相及凝聚相同时起到阻