钢结构具有良好的抗震性与结构强度,因此受到众多行业的青睐,尤其在建筑行业中被广泛应用。钢结构虽然属于不燃材料,但由于其导热系数较大,强度模量与温度成负相关。当温度超过600℃时,钢结构强度几乎完全丧失,在火灾条件下易造成巨大人员与经济损失,在其表面涂刷水性超薄型防火涂料是增强钢结构阻燃隔热性能的常用方式之一。因此,本文旨在设计一种绿色环保、热稳定性高、阻燃性能好的水性超薄型防火涂料。本文以膨胀阻燃体系、基体树脂、填料为研究对象,采用便携式热流计、扫描电子显微镜、热失重分析、X射线光电子能谱分析、傅里叶变换红外光谱等测试分析方法,将壳聚糖替代季戊四醇应用于膨胀型防火涂料,通过正交优化实验确定膨胀阻燃体系中各组分最佳含量,研究了氧化石墨烯等填料对防火涂料阻燃性能的影响,探讨了基体树脂对防火涂料性能的影响规律。主要研究工作如下:（1）研究壳聚糖（CTS）与聚磷酸铵（APP）之间的协同反应成炭机理,发现在220-310℃时,APP与CTS反应生成磷酸酯,310-530℃时,磷酸酯脱水环化,530-800℃时,环状产物炭化形成稳定炭层结构;选择APP、MEL、CTS作为膨胀阻燃体系主要组分,设计正交实验,分析钢板最高背温,得到影响因素的主次顺序为APP＞MEL＞CTS;对照实验探究了APP、MEL以及CTS在膨胀阻燃体系中占比对涂料耐火性能的影响,结合正交实验结果得到三者质量比为APP:MEL:CTS=15:12:5时,涂料的防火性能最佳,膨胀倍率最高;通过FTIR、XPS等分析方法探究新型涂料的防火阻燃机理,确定膨胀炭层形成了以C、N、P、O为主要元素的“P-N-C”网络结构。（2）研究不同基体树脂种类对涂料防火性能和理化性能的影响,对不同乳液进行了TGA测试,分析树脂热分解基本过程;通过防火性能测试,确定不同乳液防火性能排序为:硅丙乳液＞醋叔乳液＞环氧乳液＞苯丙乳液＞纯丙乳液;研究乳液复配对防火涂料性能的影响,得到两者复配可以改善涂层结构,降低背温与发泡时间,有效提高了膨胀高度、炭层的强度以及涂层对基材的附着力。当硅丙乳液:环氧乳液=2:1时,阻燃性能最佳,钢板最高背温为277.9℃;研究了颜基比对涂料耐火性能的影响,当颜基比为2时,涂层具有最佳的耐火阻燃性能,钢板最高背温为260.0℃,膨胀倍率为13.5。（3）研究了无机填料种类对涂料耐火性能的影响,通过SEM、FTIR、XPS、TGA等分析方法对燃烧后炭层结构进行表征,结果表明,添加适量GO可以提高涂层的耐火性能与膨胀高度,钢板最高背温由296.3℃下降到205.2℃,背温升温速率峰值由36.0℃/min下降到33.0℃/min;添加GO后的炭层呈纤维状结构,内部结构致密,并且在TGA测试中表现出更高的热稳定性,800℃时残碳量为43.4%;添加GO的炭层红外光谱曲线与其他两组样品存在较大不同,加入GO后使得基团保存更加完好,C=O、P=O、P-O-C、P-O-P等吸收峰更加明显,生成了更多如磷酸酯、聚磷酸等化合物,增强了炭层的隔氧隔热性能。随着环保、可持续发展理念的倡导,涂料工业的发展方向逐渐向绿色、无污染的方向转变。传统膨胀型防火涂料虽具有较高的阻燃性能,但同时具有稳定性较差、效果不持久等缺点。因此,设计一种绿色环保、热稳定性高、阻燃性能好的水性超薄型防火涂料,具有一定的理论价值与现实意义。