專利名稱：：一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及防火涂料，尤其涉及一種以環(huán)氧乳液為基料的鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：防火涂料又稱阻燃涂料，它涂覆在材料表面上，具有隔熱、防燃、阻燃的功能，能有效延緩火勢的發(fā)展，阻止火焰蔓延，對基材起到保護(hù)作用。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料包括非膨脹型防火涂料和膨脹型防火涂料。非膨脹型防火涂料裝飾性差，防火效果不佳，已逐漸被淘汰。膨脹型防火涂料作用高效、施工簡便，應(yīng)用最為廣泛，這種涂料在常溫下和其它涂層一樣，主要起到保護(hù)基材的作用，在遇到火焰或高溫時涂層中的防火助劑發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，使得整個涂層膨脹炭化，生成致密、穩(wěn)定、熱導(dǎo)率很低的炭化層，起到隔熱吸熱、阻止火焰蔓延、保護(hù)基材的作用。防火涂料由基料、防火助劑、無機(jī)填料和助劑組成?；献鳛橹饕赡の镔|(zhì)，對涂層的防火、耐水、耐候性和裝飾性至關(guān)重要。防火助劑體系是形成炭化層的一組物質(zhì)，其組成和配比影響炭化層的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)均勻性、泡孔的大小和強(qiáng)度。為提高炭化層強(qiáng)度和改善涂層其他性能，通常加入無機(jī)填料。為改善涂料體系的流平性能，一般體系中加入成膜助劑。膨脹型防火涂料按照基料所用乳液可分為溶劑性涂料和水性涂料。目前市場上主要供應(yīng)的是溶劑型防火涂料，溶劑型防火涂料含有機(jī)溶劑，這些有機(jī)溶劑絕大多數(shù)是有毒的，對施工工人和用戶健康都有危害。隨著環(huán)保法規(guī)的完善，人們環(huán)保意識的加強(qiáng)，水性防火涂料已成必然趨勢。水性防火涂料是一類高性能、低污染的綠色環(huán)保建材，以水作為分散介質(zhì)，樹脂作為分散相，在水中部分互溶或者不溶的，水性涂料低污染、易清洗，減少了溶劑的揮發(fā)和損耗，可以在濕表面和潮濕環(huán)境中施工。水性超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)涂料在保持良好防火性能的同時，解決了環(huán)境污染問題和火災(zāi)中鹵素對人體的危害，因此推廣應(yīng)用水性超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)涂料的前景廣闊，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。水性防火涂料常用的乳液有苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液、乙丙乳液等，但是水性涂料自干性較差，需要更長的干燥時間；其次水的表面張力高，對基材的附著力較差，易引起涂膜的缺陷，另外，水性防火涂料的耐水性及耐腐蝕性也較溶劑型防火涂料稍差。導(dǎo)致耐候性不好的主要因素是成膜物質(zhì)和防火助劑。因此采用性能優(yōu)異的乳液和添加優(yōu)良的防火助劑是改善防火涂料性能的重要措施。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種工藝簡單、成本低廉、應(yīng)用廣泛的鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料及其制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料，其特征在于，該涂料以環(huán)氧乳液為基料樹脂，以高聚合度聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇為膨脹阻燃體系，輔以無機(jī)填料和成膜助劑組成，具體組分配比如下3環(huán)氧乳液固化劑聚磷酸銨三聚氰胺季戊四醇二氧化鈦高嶺土可膨脹石墨去離子水成膜助劑重量百分比wt%2030%所述的環(huán)氧乳液為雙酚A型環(huán)氧乳液，環(huán)氧值為0.180.24中的任一種，粒徑〈200nm，固含量50%，所述固化劑為聚醚二胺、二氨甲基環(huán)己烷或二氨甲基環(huán)己基甲烷中的任一種。所述的聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇為防火助劑，聚磷酸銨聚合度為1000或以上，三聚氰胺、季戊四醇為工業(yè)級。所述的二氧化鈦和高嶺土為無機(jī)填料，所述的二氧化鈦為金紅石型。所述的可膨脹石墨為助發(fā)泡劑，其粒度為50目、80目或IOO目中的任一種，膨脹溫度150250°C。所述的成膜助劑為2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯?！N鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料的制備方法，其特征在于，稱取防火助劑聚磷酸銨1020wt^、三聚氰胺610wt^、季戊四醇610wt^、無機(jī)填料二氧化鈦15wt^、高嶺土15wt^和助發(fā)泡劑可膨脹石墨05wt^，加入去離子水2040wt%，用高速攪拌機(jī)分散15min30min，然后進(jìn)行研磨，使填料和防火助劑在去離子水中均勻分散，加入環(huán)氧乳液2030wt%、固化劑110wt^和成膜助劑04wt%，用高速攪拌機(jī)分散10min20min，即得成品。所述的研磨為在三輥研磨機(jī)上研磨2次或在球磨機(jī)上研磨15min30min。本發(fā)明采用的環(huán)氧乳液是一種性能良好的熱固性樹脂，在固化劑作用下交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。施工時配合常溫固化劑，固化時間適中，只需將環(huán)氧乳液和固化劑按照一定比例混合，施工過程體系粘度不大，施工操作容易，經(jīng)過交聯(lián)固化形三維交聯(lián)型涂層，涂層的硬度高、耐磨性好、耐化學(xué)腐蝕性好，強(qiáng)度增加，并且具有較好的高溫流變性能，在高溫下所形成的炭化層強(qiáng)度亦很高，克服了目前市場上通用的諸如聚丙烯酸酯等熱塑性樹脂作為基料時的耐腐蝕性不強(qiáng)、在高溫時炭化層強(qiáng)度不高的缺陷。本發(fā)明涉及的膨脹防火體系選用P-C-N阻燃體系，即脫水成炭催化劑、炭化劑和發(fā)泡劑作為防火助劑組分，在20(TC40(TC，防火助劑體系相互協(xié)同作用，在環(huán)氧樹脂環(huán)境下發(fā)泡膨脹形成炭化層。另外為了提高涂層的阻燃性能，特別是膨脹倍率，本發(fā)明選用了可膨脹石墨作為助發(fā)泡劑，可膨脹石墨常溫下以穩(wěn)定晶型存在，在受熱時體積迅速膨脹，生成密度小的碳層，增大了膨脹倍率，同時導(dǎo)熱均勻，使得炭化層平整。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用雙組分環(huán)氧乳液作為鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料基料樹脂，發(fā)揮了環(huán)氧涂膜的優(yōu)點，克服了涂層強(qiáng)度低，所需成膜溫度較高，固化時間較長，炭化層強(qiáng)度不佳等缺點。另外，施工條件靈活，有機(jī)揮發(fā)物含量低，耐火性能持久優(yōu)良。本發(fā)明優(yōu)化了防火助劑體系，增加了優(yōu)質(zhì)助發(fā)泡劑可膨脹石墨，使發(fā)泡層均勻密實，膨脹倍率可達(dá)原涂層厚度的1525倍。本發(fā)明的制備工藝簡單、成本低廉、應(yīng)用廣泛。具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述，請參閱表1列舉的本發(fā)明的4個防火涂料配方。實施例1按表1中配方1稱取防火助劑(聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇)、無機(jī)填料(二氧化鈦和高嶺土)和助發(fā)泡劑可膨脹石墨，加入適量去離子水，用高速攪拌機(jī)分散15min30min;然后在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨2次(或球磨機(jī)15min30min)，使填料和防火助劑在去離子水中均勻分散。加入環(huán)氧乳液、固化劑和成膜助劑，用高速攪拌機(jī)分散10min20min，即得本發(fā)明的成品。所得本發(fā)明的防火涂料的性能見表2的配方1。實施例2按表1中配方2稱取防火助劑(聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇)、無機(jī)填料(二氧化鈦和高嶺土)和助發(fā)泡劑可膨脹石墨，加入適量去離子水，用高速攪拌機(jī)分散15min30min;然后在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨2次(或球磨機(jī)15min30min)，使填料和防火助劑在去離子水中均勻分散。加入環(huán)氧乳液、固化劑和成膜助劑，用高速攪拌機(jī)分散10min20min，即得本發(fā)明的成品。所得本發(fā)明的防火涂料的性能見表2的配方2。實施例3按表1中配方3稱取防火助劑(聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇)、無機(jī)填料(二氧化鈦和高嶺土)，加入適量去離子水，用高速攪拌機(jī)分散15min30min;然后在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨2次(或球磨機(jī)15min30min)，使填料和防火助劑在去離子水中均勻分散。加入環(huán)氧乳液、固化劑和成膜助劑，用高速攪拌機(jī)分散10min20min，即得本發(fā)明的成品。所得本發(fā)明的防火涂料的性能見表2的配方3。實施例4按表1中配方3稱取防火助劑(聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇)、無機(jī)填料(二氧化鈦和高嶺土)和助發(fā)泡劑可膨脹石墨，加入適量去離子水，用高速攪拌機(jī)分散15min30min;然后在三輥研磨機(jī)上進(jìn)行研磨2次(或球磨機(jī)15min30min)，使填料和防火助劑在去離子水中均勻分散。加入環(huán)氧乳液、固化劑和成膜助劑，用高速攪拌機(jī)分散10min20min，即得本發(fā)明的成品。所得防火涂料的性能見表2的配方4。上述實施例說明本發(fā)明由于采用了熱固性樹脂環(huán)氧乳液為成膜物質(zhì)，并采用優(yōu)質(zhì)助發(fā)泡劑可膨脹石墨，通過這兩個方面對現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火體系進(jìn)行改進(jìn)，產(chǎn)品的涂層在經(jīng)受火焰作用時升溫時不會很快燒毀，對由火災(zāi)引起的破壞有良好的防護(hù)作用。比較例按表1中配方l，將環(huán)氧乳液和固化劑換成聚丙烯酸酯乳液，采用同實施例1同樣的方法制備防火涂料。所得涂料的性能見表2的比較例。表1本發(fā)明的水性鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料及比較例配比(單位％)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料的主要性能及與現(xiàn)有涂料的比較<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料，其特征在于，該涂料以環(huán)氧乳液為基料樹脂，以高聚合度聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇為膨脹阻燃體系，輔以無機(jī)填料和成膜助劑組成，具體組分配比如下組份重量百分比wt％環(huán)氧乳液20～30％固化劑1～10％聚磷酸銨10～20％三聚氰胺6～10％季戊四醇6～10％二氧化鈦1～5％高嶺土1～5％可膨脹石墨0～5％去離子水20～40％成膜助劑0～4％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的環(huán)氧乳液為雙酚A型環(huán)氧乳液，環(huán)氧值為0.180.24中的任一種，粒徑<200nm，固含量50%，所述固化劑為聚醚二胺、二氨甲基環(huán)己烷或二氨甲基環(huán)己基甲烷中的任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇為防火助劑，聚磷酸銨聚合度為1000或以上，三聚氰胺、季戊四醇為工業(yè)級。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的二氧化鈦和高嶺土為無機(jī)填料，所述的二氧化鈦為金紅石型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的可膨脹石墨為助發(fā)泡劑，其粒度為50目、80目或IOO目中的任一種，膨脹溫度15025(TC。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的成膜助劑為2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯。7.—種如權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料的制備方法，其特征在于，稱取防火助劑聚磷酸銨1020wt^、三聚氰胺610wt^、季戊四醇610wt^、無機(jī)填料二氧化鈦15wt^、高嶺土15wt^和助發(fā)泡劑可膨脹石墨05wt^，加入去離子水2040wt^，用高速攪拌機(jī)分散15min30min，然后進(jìn)行研磨，使填料和防火助劑在去離子水中均勻分散，加入環(huán)氧乳液2030wt%、固化劑110wt%和成膜助劑04wt%，用高速攪拌機(jī)分散10min20min，即得成品。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料的制備方法，其特征在于，所述的研磨為在三輥研磨機(jī)上研磨2次或在球磨機(jī)上研磨15min30min。環(huán)氧乳液固化劑聚磷酸銨三聚氰胺季戊四醇二氧化鈦高嶺土可膨脹石墨去離子水成膜助劑重量百分比wt%2030%全文摘要本發(fā)明涉及一種鋼結(jié)構(gòu)超薄膨脹型防火涂料及其制備方法，稱取防火助劑聚磷酸銨10～20wt％、三聚氰胺6～10wt％、季戊四醇6～10wt％、無機(jī)填料二氧化鈦1～5wt％、高嶺土1～5wt％和助發(fā)泡劑可膨脹石墨0～5wt％，加入去離子水20～40wt％，用高速攪拌機(jī)分散15min～30min，然后進(jìn)行研磨，使填料和防火助劑在去離子水中均勻分散，加入環(huán)氧乳液20～30wt％、固化劑1～10wt％和成膜助劑0～4wt％，用高速攪拌機(jī)分散10min～20min，即得成品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有工藝簡單、成本低廉、應(yīng)用廣泛、安全高效等優(yōu)點。文檔編號C09D163/00GK101747821SQ20081020426公開日2010年6月23日申請日期2008年12月9日優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日發(fā)明者楊姝,王國建申請人:同濟(jì)大學(xué)