水性膨胀型钢结构防火涂料研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.02.012

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (2): 77-89.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.02.012

水性膨胀型钢结构防火涂料研究进展

黄雅婷¹^,²^,³^,⁴, 李连良¹^,²^,³^,⁴, 张翼¹^,²^,³^,⁴, 汤维²^,³^,⁴^,⁵, 钱立军²^,³^,⁴^,⁵()

^1.北京工商大学人工智能学院，北京 100048
^2.塑料卫生与安全质量评价技术北京市重点实验室，北京 100048
^3.中国轻工业先进阻燃剂工程技术研究中心，北京 100048
^4.石油和化工行业高分子材料无卤阻燃剂工程实验室，北京 1000482
^5.北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048

收稿日期:2022-06-16 出版日期:2023-02-26 发布日期:2023-02-22
通讯作者: 钱立军（1976—），男，教授，从事高分子材料、阻燃材料研究，qianlj@btbu.edu.cn
E-mail:qianlj@btbu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(19008020067);北京工商大学科研平台建设项目

Research progress in waterborne intumescent flame⁃retardant coatings for steel structure

HUANG Yating¹^,²^,³^,⁴, LI Lianliang¹^,²^,³^,⁴, ZHANG Yi¹^,²^,³^,⁴, TANG Wei²^,³^,⁴^,⁵, QIAN Lijun²^,³^,⁴^,⁵()

^1.School of Artificial Intelligence，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China
^2.Beijing Key Laboratory of Quality Evaluation Technology for Hygiene and Safety of Plastics，Beijing 100048
^3.China Light Industry Engineering Technology Research Center of Advanced Flame Retardants，Beijing 100048
^4.Petroleum and Chemical Industry Engineering Laboratory of Non?halogen Flame Retardants for Polymers，Beijing 100048，China
^5.School of Chemical and Materials Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China

Received:2022-06-16 Online:2023-02-26 Published:2023-02-22
Contact: QIAN Lijun E-mail:qianlj@btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

综述了近年来水性膨胀型钢结构防火涂料的研究进展，分析了其隔热机理，介绍了经典膨胀阻燃体系、新型协同阻燃体系和耐水性改善措施，阐述了丙烯酸树脂、环氧树脂、水性聚氨酯和有机硅等常用的成膜物质及其改性技术，并对颜填料和纳米材料的阻燃增效作用进行了详细探讨。最后，对水性膨胀型钢结构防火涂料未来的研究方向进行了展望。

关键词: 防火涂料, 膨胀涂层, 阻燃, 钢结构, 纳米材料

Abstract:

This paper reviewed the research progress in waterborne intumescent flame⁃retardant coatings for steel structure， and the mechanism of thermal insulation was analyzed. The classic expansion flame⁃retardant system， new synergistic flame⁃retardant systems， and methods for water⁃resistant improvement were introduced. Acrylic resin， epoxy resin， waterborne polyurethane， and silicone as well as their modification technologies were discussed. The synergistic effects of flame⁃retardant， fillers and nanomaterials were analyzed in detail. Finally， the future research direction of waterborne intumescent fire⁃retardant coatings for steel structure was prospected.

Key words: fire retardant coating, intumescence coating, flame retardancy, structural steel, nano?material

中图分类号:

TQ317

黄雅婷, 李连良, 张翼, 汤维, 钱立军. 水性膨胀型钢结构防火涂料研究进展[J]. 中国塑料, 2023, 37(2): 77-89.

HUANG Yating, LI Lianliang, ZHANG Yi, TANG Wei, QIAN Lijun. Research progress in waterborne intumescent flame⁃retardant coatings for steel structure[J]. China Plastics, 2023, 37(2): 77-89.

图/表 5

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组分	常用物质	功能
酸源	酸：磷酸，硼酸等。铵盐：磷酸铵，APP等。胺或酰胺的磷酸盐：尿素，三聚氰胺磷酸盐等。有机磷化物：磷酸三甲苯酯，烷基磷酸酯等。	促进成炭剂脱水炭化
炭源	碳水化合物：淀粉，壳聚糖等。多元醇及衍生物：PER，双季戊四醇等。高分子聚合物：酚醛树脂，环氧树脂，聚氨酯等。三嗪衍生物等。	泡沫炭层骨架
气源	MEL，氯化石蜡	生成阻燃气体促进发泡

组分	常用物质	功能
酸源	酸：磷酸，硼酸等。铵盐：磷酸铵，APP等。胺或酰胺的磷酸盐：尿素，三聚氰胺磷酸盐等。有机磷化物：磷酸三甲苯酯，烷基磷酸酯等。	促进成炭剂脱水炭化
炭源	碳水化合物：淀粉，壳聚糖等。多元醇及衍生物：PER，双季戊四醇等。高分子聚合物：酚醛树脂，环氧树脂，聚氨酯等。三嗪衍生物等。	泡沫炭层骨架
气源	MEL，氯化石蜡	生成阻燃气体促进发泡

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TiO₂	APP/PER/MEL	—	丙烯酸	—、100	咸才军^［48］
SiO₂	APP/PER/MEL	—	丙烯酸	—、110	咸才军^［48］
TiO₂@ZnO	APP/PER/MEL	40	—	—、118	邹敏^［70］
SiO₂	APP/DPER/MEL	30	丙烯酸	306、111	Wang^［71］
SiO₂	APP/PER/MEL	50	丙烯酸	440、130	Wang^［47］
Al（OH）₂	APP/PER/MEL	42	丙烯酸/环氧	300、70	张广宇^［72］
蛋壳	APP/PER/MEL	44	醋酸乙烯酯	364、100	Yew^［73］
玄武岩	APP/MEL/EG	23	环氧树脂	190、60	Yasir^［74］
硫酸镁	APP/PER/MEL/EG	30	硅丙乳液	400、96	吴锦添^［75］
多壁碳纳米管（MWCNTs）	APP/MEL/EG	35	环氧树脂	273、60	Ullah^［76］
LDHs	APP/PER/EN	40	丙烯酸	400、100	Wang^［56］
LDHs⁃GL	APP/PER/MEL	—	丙烯酸	350、33	Han^［58］
MgAlCO₃⁃LDHs CaAlCO₃⁃LDHs	APP/PER/MEL	37.7	丙烯酸/氨基	181、60	Hu^［59］
TiO₂/石墨烯	APP/PER/MEL/EG	50	环氧树脂	278、30	邵志恒^［77］
GO	APP/PER/MEL	46	丙烯酸	—、120	李洪飞^［78］
h⁃BN	APP/PER/MEL	40.2	苯丙/环氧树脂	161、60	Wang^［11］
GO/CNTs	APP/DPER/MEL	37	丙烯酸	289、30	Zhan^［79］
h⁃BN@PDA@Ti	MPP/DPER/MEL	25	环氧树脂	198、60	Yang^［64］
h⁃BN@PDA@CNT	MPP/DPER/MEL	25	环氧树脂	171、60	Yang^［80］
LDH@PDA@ZrO₂	APP/DPER/MEL	25	环氧树脂	177、60	Wang^［4］

纳米材料	阻燃体系	阻燃剂含量/%	成膜物质	背温、时间/℃、min	参考文献
TiO₂	APP/PER/MEL	50	丙烯酸	289、60	Beheshti^［66］
TiO₂	APP/DPER/MEL	65	环氧树脂	329、30	王珂^［69］
TiO₂	APP/PER/MEL	—	丙烯酸	—、100	咸才军^［48］
SiO₂	APP/PER/MEL	—	丙烯酸	—、110	咸才军^［48］
TiO₂@ZnO	APP/PER/MEL	40	—	—、118	邹敏^［70］
SiO₂	APP/DPER/MEL	30	丙烯酸	306、111	Wang^［71］
SiO₂	APP/PER/MEL	50	丙烯酸	440、130	Wang^［47］
Al（OH）₂	APP/PER/MEL	42	丙烯酸/环氧	300、70	张广宇^［72］
蛋壳	APP/PER/MEL	44	醋酸乙烯酯	364、100	Yew^［73］
玄武岩	APP/MEL/EG	23	环氧树脂	190、60	Yasir^［74］
硫酸镁	APP/PER/MEL/EG	30	硅丙乳液	400、96	吴锦添^［75］
多壁碳纳米管（MWCNTs）	APP/MEL/EG	35	环氧树脂	273、60	Ullah^［76］
LDHs	APP/PER/EN	40	丙烯酸	400、100	Wang^［56］
LDHs⁃GL	APP/PER/MEL	—	丙烯酸	350、33	Han^［58］
MgAlCO₃⁃LDHs CaAlCO₃⁃LDHs	APP/PER/MEL	37.7	丙烯酸/氨基	181、60	Hu^［59］
TiO₂/石墨烯	APP/PER/MEL/EG	50	环氧树脂	278、30	邵志恒^［77］
GO	APP/PER/MEL	46	丙烯酸	—、120	李洪飞^［78］
h⁃BN	APP/PER/MEL	40.2	苯丙/环氧树脂	161、60	Wang^［11］
GO/CNTs	APP/DPER/MEL	37	丙烯酸	289、30	Zhan^［79］
h⁃BN@PDA@Ti	MPP/DPER/MEL	25	环氧树脂	198、60	Yang^［64］
h⁃BN@PDA@CNT	MPP/DPER/MEL	25	环氧树脂	171、60	Yang^［80］
LDH@PDA@ZrO₂	APP/DPER/MEL	25	环氧树脂	177、60	Wang^［4］

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水性膨胀型钢结构防火涂料研究进展

Research progress in waterborne intumescent flame⁃retardant coatings for steel structure

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图/表 5

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