随着城市化建设的飞速发展，钢结构在大跨度和超高层建筑中被广泛采用。钢材虽是不燃物，但导热系数大，随着温度的升高，机械力学性能迅速下降，承载状态下的失效临界温度为540℃。未加防火保护的钢结构，遭遇火灾只需10多分钟，自身温度就可达700℃以上，在纵向压力和横向拉力作用下扭曲变形、跨塌损毁。为了达到GBJ6建筑设计防火规范、GB50045高层民用建筑设计防火规范、GB50160石油化工企业设计防火规范等国家有关规定的1～3小时的耐火极限要求，必须对钢结构实施防火保护。

         防火保护的目的，就是遇高温时，能迅速在钢结构表面建立一个轻质泡沫绝热保护层，减缓温度向钢结构基体的传导，使之达到规范规定的耐火极限要求，以利于人员安全疏散和消防灭火，避免和减轻火灾损失。

         总体思路

         研制一种超薄、在高温催化作用下能迅速膨胀形成具有绝热功能"C－N－P"结构的炭层，实现高膨胀倍率、炭层的高强度和低发烟性，减缓温度向钢结构基体的传导，满足GB14907-2002的防火技术要求。

         钢结构防火涂料技术上应具备以下特点：

         (1) 与钢构件有优良的结合力；

         (2)达到一定温度时迅速膨胀形成绝热保护层，在预期的耐火极限内可有效地保护钢结构；

         (3)安全无毒、经济合理。

         技术方案

         膨胀型钢结构防火涂料由基料树脂、成炭催化剂、成炭剂、发泡剂和抑烟剂等材料构成。成炭剂、脱水剂以及发泡剂在高温催化作用下，按一定的机理反应，形成"C－N－P"膨胀泡沫结构。

         泡沫炭层的形成经历以下几个主要反应步骤：

         (1)多羟基的炭化剂在催化剂作用下分步脱水、分解成炭。

         (3) 基料中的聚合物树脂受热熔融，并在发泡剂的作用下膨胀发泡，进一步形成微孔泡沫炭层。

         (4) 对涂层高温条件下反应机理的有效控制，实现低发烟性，达到理想的阻燃抑烟效果。
技术创新点

         (1)配方上，采用多元复合成炭剂、发泡剂，具抑烟性及增加膨胀炭层强度的功能性填料复配技术，提高功能组分的协同作用；国内外均未检出采用多元复合成炭剂制成超薄型或膨胀型钢结构防火涂料的专利及文献报道。

         (2)合成工艺上，采用功能性填料的表面处理技术，解决了涂料相结构稳定性和膨胀炭层强度、均匀性、膨胀倍率等制约涂料防火性能的关键技术。

         (3)作用机理上，通过成炭催化剂设计，有效地控制了高温下涂层的反应历程，使反应向成炭、形成了"C-N-P"结构炭层方向进行，减少焦油、醛、酮等可燃性物质产生，减少了发烟量和毒害性气体的产生。解决了炭层温升、膨胀不均、膨胀倍率小、炭残留量少等难题。

         (4)应用产业化上，实现了国内超薄型钢结构防火涂料的技术升级，促进了该行业的技术进步，使我国大跨度钢结构建筑的安全防火技术达到国际先进水平，填补了我国高性能防火涂料制造领域的空白。