隨著科技的發(fā)展以及人類對自身安全要求的不斷提高，阻燃材料已經(jīng)廣泛的應用于人民生產(chǎn)、生活之中。防火涂料作為阻燃材料中的一種，不僅具有普通的裝飾、防腐作用，而且能夠隔離基材與火源，降低所保護基材的內(nèi)部溫度，使其難以燃燒從而阻止火勢加劇、蔓延，起到良好的阻燃防火作用。全世界現(xiàn)行的建筑結構中，鋼通常作為承重的支撐材料，對于建筑物起到至關重要的作用。然而工業(yè)及民用建筑材料中鋼的耐火性差，530℃溫度即能使其軟化。因此，采用防火涂料對建筑物的鋼結構進行防火保護，是一條切實可行且經(jīng)濟的途徑。
防火涂料的種類繁多，依據(jù)防火機理的不同可以分為非膨脹型以及膨脹型;依據(jù)圖層厚度可分為厚型、薄型以及超薄型三類。在建筑物鋼結構防火保護中，應用前景最好的當屬膨脹型防火涂料，膨脹型防火涂料通常在火災條件下，厚度能迅速膨脹到原來厚度許多倍，進一步產(chǎn)生炭化隔熱層，從而降低所需要保護的材料表面的溫度升高速率，延長建筑物受破壞的時間。 1聚合物基膨脹型鋼結構防火涂料 最早開發(fā)的防火涂的主要成分為無機材料，如1924年世界上第一種防火涂料主要由石棉、立德粉、高嶺土以及氟化鈉等。膨脹型防火涂料的概念最早由Tramm 于1937年提出，他采用二氰二銨為膨脹發(fā)泡劑、磷酸二銨為催化劑制備了可膨脹型防火涂料,聚合物基膨脹型防火涂料除了少量催化劑及添加型發(fā)泡劑為無機材料，其主要成分為有機物。如1948年Jones等人采用多聚甲醛、磷酸銨、淀粉、尿素等合成了聚合物基膨脹型防火涂料;美國Monsanto公司和 Vandersall實驗室在1965年聯(lián)合開發(fā)了磷酸銨、二銨，磷酸蜜胺和聚磷酸銨三大聚合物基膨脹型防火涂料，從此聚合物基膨脹型防火涂料走上了集商業(yè)開發(fā)和新產(chǎn)品研究探索為一體的熱門研究領域。
近年來，聚合物基膨脹型鋼結構防火涂料的開發(fā)得到了一定的發(fā)展。而研究得最多的體系則為P- C-N阻燃體系。這類體系的聚合物基料普遍為改性后的丙烯酸樹脂、改性高氯化聚乙烯樹脂以及改性氨基樹脂等。采用這類聚合物作為膨脹型鋼結構防火涂料的基料，可以賦予涂料以良好的裝飾性、耐候性以及耐化學腐蝕性[3]。季寶華人選取有有機硅改性丙烯酸乳液為基料，聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇為發(fā)泡劑制備了聚合物基膨脹型剛結構防火涂料。由于單純聚合物基膨脹型鋼結構防火涂料存在著膨脹倍率過小、隔絕性能低、耐火性差等缺點，因此對單純聚合物基膨脹型鋼結構防火涂料的研究取得的進展并不明顯。當前大部分研究主要集中在性能更突出的功能性膨脹型鋼結構防火涂料上。 2無機填料改性膨脹型鋼結構防火涂料 此處單獨將無機填料改性膨脹型鋼結構防火涂料單獨列為一類進行敘述旨在于突出功能性無機填料對膨脹型鋼結構防火涂料防火性能的影響，重點突出無機填料的功能性。因此這里所指的無機填料已經(jīng)不是純粹降低生產(chǎn)成本，或者提高其他物理性能而添加的類型。關于無機填料對膨脹型鋼結構防火涂料防火性能的影響，彭華僑等人在2008年發(fā)表的綜述文章已有了較詳細的論述。該文著重綜述了各類無機納米、非納米填料對膨脹型鋼結構防火涂料防火性能的改變。
最近幾年關于無機填料對膨脹型鋼結構防火涂料防火性能提高的研究主要集中在可膨脹石墨以及納米無機填料兩個領域。
國內(nèi)對這方面的報道也較多，如劉學軍將可膨脹石墨添加到膨脹型鋼結構防火涂料中，研究了膨脹石墨對涂料燃燒后炭質(zhì)層形貌、厚度以及對鋼結構耐火性能的影響。研究表明，膨脹石墨在膨脹炭質(zhì)層中的分布為蠕蟲形貌，使得膨脹炭質(zhì)層具有更加致密的結構，增加了膨脹層的強度，從而更好的實現(xiàn)了對鋼結構的保護。加入膨脹石墨的防火涂料在600℃環(huán)境下的失重減少了7%，并且使得鋼結構的耐火極限時間延長了10分鐘。王建國[7]等則以硅丙乳液為基底，研究了膨脹石墨的加入對鋼結構膨脹型防火涂料膨脹發(fā)泡層強度、粘著力等方面的影響。結果表明，膨脹型石墨的加入可以很好的克服發(fā)泡層蓬松易脫落、開裂的缺點。該膨脹型防火涂料的初始膨脹溫度為150℃,石墨添加量為3%時防火性能最好。李小朋等則采用聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺為阻燃發(fā)泡劑改性氯醚樹脂和氯丙樹脂基底，進一步向該體系加入膨脹石墨，使得該系列膨脹型鋼結構防火涂料在燃燒后炭質(zhì)層的質(zhì)量和熱穩(wěn)定性均有明顯提高。研究還發(fā)現(xiàn)該防火涂料在鋼表面具有良好的附著力，并且具有優(yōu)越的耐候性，燃燒后發(fā)泡層為密實的微孔狀泡沫結構。