專利名稱：超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防火涂料及其生產(chǎn)工藝。
(2)背景技術(shù)火災(zāi)是常發(fā)性災(zāi)害中發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，在世界各國的火災(zāi)事故中，建筑物火災(zāi)居于首位，隨著經(jīng)濟和城市建設(shè)的發(fā)展，單起火災(zāi)所造成的損失越來越大?；诮陙礓摷芙Y(jié)構(gòu)在大跨度建筑中的廣泛使用，鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火安全引起了人們極大的關(guān)注，涂刷超薄(涂層厚度≤3.0mm)膨脹型防火涂料是大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑防火保護的主要方法。防火保護的作用遇高溫時，防火涂層迅速在鋼構(gòu)件表面形成輕質(zhì)絕熱泡沫炭層的同時帶走熱量，減緩溫度向鋼構(gòu)件基體傳導(dǎo)，延長構(gòu)件的溫升時間，使之滿足國家建筑設(shè)計防火規(guī)范1～3小時耐火極限強制標準要求，以利于人員疏散、消防滅火。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要由基料樹脂、成炭催化劑、成炭劑、發(fā)泡劑等材料構(gòu)成。近年來，我國開發(fā)的防火涂料不斷涌現(xiàn)。例如，瞿金清等(瞿金清等，材料保護，2002，35(6)27～29)采用氨基樹脂與丙烯酸樹脂混合物為基料的防火涂料，當涂料的干膜厚度為1mm時，其耐火極限為60min；陳國棟等(陳國棟等，新型建筑材料，2001，(11)19～21)對涂料配方進行改進，當涂料干膜厚度為1mm時，其耐火極限達60min以上；呂九琢等(呂九琢等，現(xiàn)代涂料與涂裝，2001，(4)10～12；2001，(5)5～7；北京石油化工學(xué)院學(xué)報，2002，10(2)4～9)研制的涂料，涂層厚度2.09mm，耐火時間66min；王華進等(王華進等，涂料工業(yè)，2001，31(2)16～18)報道研制成超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，當涂料厚度≤3mm時，其耐火極限為95min；公安部四川消防科研所研制的SCB超薄膨脹型防火涂料，涂層厚度2.67mm，耐火極限達147min；廣州白云山雷威化工廠開發(fā)出的GWB室外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料；揚州金陵特種涂料廠推出的BSC-A鋼結(jié)構(gòu)防火涂料等(劉國欽，鄒敏，攀枝花學(xué)院學(xué)報，2002，19(6)5～7)。
上述專利、文獻報道的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料均是以甲苯、溶劑汽油等有機溶劑為分散介質(zhì)丙烯酸樹脂、氯化橡膠、氨基樹脂、醇酸樹脂等為粘接料以淀粉、糊精、甘露醇、山梨醇、季戊四醇等含炭量高的多羥基化合物為成炭劑以脲、三聚氰胺、亞胺脲、雙氰胺、碳酸銨、氯化石蠟、六次甲基四胺等為發(fā)泡劑以磷酸二氫胺、磷酸氫二銨、磷酸聚氰胺、多聚磷酸銨等為催化劑添加鈦白粉、立德粉、滑石粉、硅酸鈣、硅石、高嶺土等無機顏填料構(gòu)成。由于無機填料表面親水性，使得防火涂料的分散性及穩(wěn)定性差，存放過程發(fā)生分層、沉降，并因此散失了組分間的協(xié)同作用，導(dǎo)致防火涂料的膨脹倍率低、膨脹炭層致密性差，使防火隔熱性能降低。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良分散性、穩(wěn)定性，超薄防火涂層在高溫燃燒后能夠獲得高膨脹倍率、具備一定強度絕熱膨脹炭層的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制造工藝。
本發(fā)明所說的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的組成與配比為(相對重量份數(shù))表面處理劑0.13～0.34，溶劑汽油18.7～23，基料樹脂22.1～25.6，增塑劑1.6～2.0，脫水成炭催化劑25.1～27.6，成炭劑10.3～14.5，發(fā)泡劑8.6～10.8，顏填料12.5～16.8，流平劑0.7～1.2。所說的表面處理劑為氨基羧酸酯基硅烷偶聯(lián)劑，其結(jié)構(gòu)式通式為(R1O)3Si(CH2)5NH(CH2)5COOR2，其中R1＝-CH3、-CH2CH3、-C6H5；R2＝-CH3、-CH2CH3；所說的基料樹脂為改性丙烯酸樹脂∶改性氨基樹脂∶氯化橡膠＝2∶1∶0.1的混合樹脂；所說的增塑劑為磷酸三丁酯所說的脫水成炭催化劑為聚磷酸銨、磷酸聚氰胺，聚磷酸銨∶磷酸聚氰胺＝2∶1；所說的成炭劑為山梨醇和季戊四醇，山梨醇∶季戊四醇＝1∶4；所說的發(fā)泡劑為脲和三聚氰胺，脲∶三聚氰胺＝1∶2；顏填料為鈦白粉∶輕鈣∶滑石粉∶高嶺土＝1.5∶1∶1∶1的混合物；所說的流平劑為甲基苯基硅氧烷。
本發(fā)明所說的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的生產(chǎn)工藝如下按配比將鈦白粉、輕鈣、滑石粉、高嶺土加入高速分散機中，逐漸加熱至105～115℃，維持該溫度10～25分鐘，停止加熱，加入氨基羧酸酯基硅烷，高速分散20～45分鐘，當溫度低于45℃時，分批加入改性丙烯酸樹脂、改性氨基樹脂、溶劑汽油、氯化橡膠、磷酸三丁酯、聚磷酸銨、磷酸聚氰胺、山梨醇、季戊四醇、脲、三聚氰胺和甲基苯基硅氧烷，混合120～150分鐘，充分溶解、分散后，將物料導(dǎo)入沙磨機中，研磨、出料、過篩、包裝。
本發(fā)明在超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備過程中，采用具有阻燃功能和表面活性功能的氨基羧酸酯基硅烷偶聯(lián)劑，對配方中無機顏填料進行表面疏水化改性，提高無機顏填料與丙烯酸樹脂、氨基樹脂等基料樹脂的結(jié)合力，其具有以下優(yōu)點1)解決了功能性無機顏填料在涂料中的均勻分散問題；2)防止了儲存過程中顏填料的沉降問題；3)涂料使用過程中具有優(yōu)良的涂刷性。特別重要的是，本發(fā)明由于采用了具有阻燃功能和表面活性功能的偶聯(lián)劑對無機顏填料進行預(yù)處理，提高了涂料各組分的分散性、協(xié)同作用和防火性能。所得防火涂料各項質(zhì)量技術(shù)指標見表1。
表1.超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的主要技術(shù)性能指標
(4)具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1將21.0g鈦白粉、14.0g輕鈣、14.0g滑石粉、14.0g高嶺土加入高速分散機中，逐漸加熱至105℃，維持該溫度25分鐘，停止加熱，加入0.65g氨基羧酸酯基硅烷，高速分散30分鐘，當溫度低于45℃時，分別加入71.6g改性丙烯酸樹脂、35.8g改性氨基樹脂、94.0g溶劑汽油、3.6g氯化橡膠、8.0g磷酸三丁酯、83.7g聚磷酸銨、41.8磷酸聚氰胺、10.3g山梨醇、41.2g季戊四醇、14.3g脲、28.7g三聚氰胺和3.5g流平劑，高速混合120分鐘，充分溶解、分散后，將物料導(dǎo)入沙磨機中，研磨、出料、過篩、包裝。所得防火涂料的技術(shù)性能涂層厚度0.5mm，耐火極限58min；其余技術(shù)指標均符合表1中的國家標準。
實施例2將26.7g鈦白粉、17.8g輕鈣、17.8滑石粉、17.8g高嶺土加入高速分散機中，逐漸加熱至108℃，維持該溫度20分鐘，停止加熱，加入1.3g氨基羧酸酯基硅烷，高速分散45分鐘，當溫度低于45℃時，分別加入71.6g改性丙烯酸樹脂、35.8g改性氨基樹脂、100.0g溶劑汽油、3.6g氯化橡膠、9.0g磷酸三丁酯、83.7g聚磷酸銨、41.8磷酸聚氰胺、10.8g山梨醇、43.2g季戊四醇、14.3g脲、28.7g三聚氰胺和6.0g流平劑，混合135分鐘，充分溶解、分散后，將物料導(dǎo)入沙磨機中，研磨、出料、過篩、包裝。所得防火涂料的技術(shù)性能涂層厚度0.68mm，耐火極限67min；其余技術(shù)指標均符合表1中的國家標準。
實施例3～5防火涂料的基本配方和制備方法同實施例2，僅改變功能性顏填料表面處理劑、基料樹脂、成炭劑、脫水成炭催化劑、發(fā)泡劑的用量，結(jié)果列于表2(重量份)。
表2 *備注其余的技術(shù)性能指標均符合表1的有關(guān)規(guī)定。
實施例6(擴大試驗，按實施例4的配方)將53.4Kg鈦白粉、35.6Kg輕鈣、35.6Kg滑石粉、35.6Kg高嶺土加入高速分散機中，逐漸加熱至108℃，維持該溫度20分鐘，停止加熱，加入3.0Kg氨基羧酸酯基硅烷，高速分散45分鐘，當溫度低于45℃時，分別加入157.5Kg改性丙烯酸樹脂、78.8Kg改性氨基樹脂、200.0Kg溶劑汽油、7.8Kg氯化橡膠、18.0Kg磷酸三丁酯、178.0Kg聚磷酸銨、89.0Kg磷酸聚氰胺、26.6Kg山梨醇、106.4Kg季戊四醇、33.4Kg脲、66.6Kg三聚氰胺和12.0Kg流平劑，混合135分鐘，充分溶解、分散后，將物料導(dǎo)入沙磨機中，研磨、出料、過篩、包裝。所得防火涂料的技術(shù)性能見表1。
權(quán)利要求
1.超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，含基料樹脂、成炭劑、發(fā)泡劑、顏填料等，其特征在于還含有表面處理劑，所說的防火涂料的組成與配比為(相對重量份數(shù))表面處理劑0.13～0.34；溶劑汽油18.7～23；基料樹脂22.1～25.6；增塑劑1.6～2.0；脫水成炭催化劑25.1～27.6；成炭劑10.3～14.5；發(fā)泡劑8.6～10.8；顏填料12.5～16.8；流平劑0.7～1.2；所說的表面處理劑為氨基羧酸酯基硅烷偶聯(lián)劑；所說的基料樹脂為改性丙烯酸樹脂、改性氨基樹脂和氯化橡膠的混合樹脂；所說的增塑劑為磷酸三丁酯；所說的脫水成炭催化劑為聚磷酸銨、磷酸聚氰胺；所說的成炭劑為山梨醇和季戊四醇；所說的發(fā)泡劑為脲和三聚氰胺；顏填料為鈦白粉、輕鈣、滑石粉和高嶺土的混合物；所說的流平劑為甲基苯基硅氧烷。
2.如權(quán)利要求1所述的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于氨基羧酸酯基硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)式通式為(R1O)3Si(CH2)5NH(CH2)5COOR2，其中R1＝-CH3、-CH2CH3、-C6H5；R2＝-CH3、-CH2CH3。
3.如權(quán)利要求1所述的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于基料樹脂中改性丙烯酸樹脂∶改性氨基樹脂∶氯化橡膠＝2∶1∶0.1。
4.如權(quán)利要求1所述的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于脫水成炭催化劑中聚磷酸銨∶磷酸聚氰胺＝2∶1。
5.如權(quán)利要求1所述的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于成炭劑中山梨醇∶季戊四醇＝1∶4。
6.如權(quán)利要求1所述的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于發(fā)泡劑中脲∶三聚氰胺＝1∶2。
7.如權(quán)利要求1所述的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于顏填料中鈦白粉∶輕鈣∶滑石粉∶高嶺土＝1.5∶1∶1∶1。
8.權(quán)利要求1所述的超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的生產(chǎn)工藝，其特征在于所說的生產(chǎn)工藝如下按配比將鈦白粉、輕鈣、滑石粉、高嶺土加入高速分散機中，逐漸加熱至105～115℃維持該溫度10～25分鐘，停止加熱，加入氨基羧酸酯基硅烷，高速分散20～45分鐘，當溫度低于45℃時，分批加入改性丙烯酸樹脂、改性氨基樹脂、溶劑汽油、氯化橡膠、磷酸三丁酯、聚磷酸銨、磷酸聚氰胺、山梨醇、季戊四醇、脲、三聚氰胺和甲基苯基硅氧烷，混合120～150分鐘，充分溶解、分散后，將物料導(dǎo)入沙磨機中，研磨、出料、過篩、包裝。
全文摘要
涉及一種防火涂料，其組成與配比為(相對重量份數(shù))表面處理劑0.13～0.34；溶劑汽油18.7～23；基料樹脂22.1～25.6；增塑劑1.6～2.0；脫水成炭催化劑25.1～27.6；成炭劑10.3～14.5；發(fā)泡劑8.6～10.8；顏填料12.5～16.8；流平劑0.7～1.2。在超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備過程中，采用具有阻燃功能和表面活性功能的氨基羧酸酯基硅烷偶聯(lián)劑，對配方中無機顏填料進行表面疏水化改性，提高無機顏填料與丙烯酸樹脂、氨基樹脂等基料樹脂的結(jié)合力，從而提高了涂料各組分的分散性、協(xié)同作用和防火性能。防止了儲存過程中顏填料的沉降問題，涂料使用過程中具有優(yōu)良的涂刷性。所得防火涂料各項質(zhì)量技術(shù)指標均達到或超過國家標準。
文檔編號C09D5/18GK1544557SQ20031011552
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者戴李宗, 黃曉平, 宋曉暉, 李陽 申請人:廈門大學(xué), 廈門市大平工貿(mào)有限公司