鋼結(jié)構(gòu)在電力、橋梁、化工等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,但其在高溫環(huán)境下的性能表現(xiàn)引發(fā)了安全隱患。在500℃至800℃范圍內(nèi),鋼材的屈服強度明顯下降,甚至在800℃下僅需10分鐘即可發(fā)生坍塌,造成了嚴(yán)重的安全事故和經(jīng)濟損失。為提升鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能,表面涂覆防火涂料成為一項關(guān)鍵舉措,而其中膨脹型防火涂料因其出色的裝飾性能備受市場和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。

防火涂料的主要成分是阻燃填料,其對涂料的理化性能和耐火性能至關(guān)重要。膨脹型防火涂料要求其阻燃劑在火災(zāi)或高溫條件下能形成膨脹的焦炭層,有效阻隔熱量傳遞。目前,廣泛使用的膨脹型阻燃劑是聚磷酸銨(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)的復(fù)合體系,即P-C-N體系。這些阻燃劑通過酯化、脫水、炭化等反應(yīng)形成膨脹炭層,提升了涂料的耐火性能。然而,有機物本身的特性使得膨脹炭層通常難以長時間耐火。

為了提升涂料的耐火極限,通常會添加無機填料作為耐溫材料。研究表明,碳酸鋁鈣層狀雙氫氧化物的加入可以改善炭層強度與耐火性能;而高嶺土及含鋯陶瓷纖維作為增強填料可以提升涂層的耐火時間。此外,碳化硅微粒作為一種常用于航天的隔熱無機填料表現(xiàn)出較強的填補空隙能力和隔熱性能。然而,碳化硅在樹脂中的相容性并不理想,因此需要對其表面進(jìn)行功能化以改善其在樹脂中的狀態(tài)。

聚苯胺作為一種安全無鹵的阻燃填料,不僅可以有效提升涂層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在受熱時形成炭層,并產(chǎn)生不可燃?xì)怏w,提升了涂層的阻燃性能,同時還可以與碳化硅復(fù)合改善其相容性和分散性。通過對不同單組分乳液對膨脹型防火涂層的耐火性能的影響進(jìn)行探究,以及對不同含量的聚苯胺-碳化硅(PANI-SIC)復(fù)合材料對鋼結(jié)構(gòu)防火涂層性能的影響進(jìn)行進(jìn)一步探究,可以更好地提升鋼結(jié)構(gòu)的防火性能,保障人們的生命財產(chǎn)安全。

綜上所述,通過研究防火涂料的成分及其對鋼結(jié)構(gòu)的影響,可以不斷優(yōu)化涂料配方,提升鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能,從而降低火災(zāi)事故的發(fā)生概率,保障人們的生命財產(chǎn)安全。