钢结构材料在现代建筑物中应用广泛,但火灾却非常容易造成钢结构建筑坍塌,严重影响了人们生命和财产安全。人们通常采取涂刷防火涂料的方式来减慢钢结构温度上升的速度,延长其耐火极限时间,争取更多的逃生机会。传统的膨胀型防火涂料具有很高的阻燃效率,但是极易迁移到聚合物表面,造成阻燃剂失效;同时,阻燃剂稳定性差、与聚合物相容性差也限制其在涂层中的应用。研究与基体相容性好、热稳定性高、集炭源、酸源、气源于一身的膨胀型阻燃剂是阻燃剂发展的大趋势,指引阻燃剂未来发展的方向。本论文在已有的科研实验基础上,对原料进行合理的筛选,通过分子设计的方式来设计新的阻燃剂分子,并将其应用在防火涂料中研究其应用性能。所选“炭源”为生物基材料,环境友好,价格低廉,而且原料广泛易得;“酸源”选择了高磷含量的PEPA,有抑烟和增加残炭的优点;“气源”将二者键合制备了三源一体的生物基膨胀型阻燃剂。将阻燃剂按照不同的比例填充在水性环氧树脂涂料中。利用喷涂技术将其喷涂到Q235A钢片基体表面,制备出涂层试样。对防火涂层进行热重分析(TG)、氧指数测试(LOI)、残炭扫描(SEM)分析、大板燃烧法测试以及盐雾、附着力的测试。研究结果表明,生物基阻燃剂改善了环氧涂层的成炭性与阻燃性:成炭量增大,极限氧指数超过25.5%,生成致密残炭层,耐火极限时间更持久。添加10wt%阻燃剂对涂层的防腐蚀性能与附着力强度无明显影响。