一種新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法
【專利摘要】本新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，可用于高層建筑等鋼結(jié)構(gòu)防火，本發(fā)明運(yùn)用液體硅酸鈉等無(wú)機(jī)材料體系，獲得發(fā)泡膨脹優(yōu)異并且無(wú)毒無(wú)害的配方。其制備方法如下：稱量40-55wt％液體硅酸鈉，8-15wt％膨脹石墨，5-15wt％低熔點(diǎn)玻璃粉，14-25wt％氫氧化鎂，外加占體系5-10wt％乳膠粉，適量水。將原料充分混合，加入到攪拌機(jī)中高速攪拌半小時(shí)，混合均勻得到新型無(wú)機(jī)膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，即可涂覆與鋼結(jié)構(gòu)材料表面。在火災(zāi)中，可迅速膨脹10倍以上，有效隔熱，并且無(wú)機(jī)材料無(wú)毒無(wú)害，是一種性能優(yōu)秀的防火涂料。
【專利說(shuō)明】一種新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法
[0001] 發(fā)明名稱
[0002] -種新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法 1技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明屬于鋼結(jié)構(gòu)防火消防及特種涂料領(lǐng)域，具體涉及一種新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼 結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法及詳細(xì)配方。 2【背景技術(shù)】
[0004] 鋼結(jié)構(gòu)是一種自重輕，強(qiáng)度高，擁有諸多優(yōu)點(diǎn)的現(xiàn)代建筑材料，目前隨著建筑行業(yè) 的高速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在其中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，雖然鋼結(jié)構(gòu)材料自身不能燃燒，但是其熱容 非常小，導(dǎo)熱迅速，同時(shí)，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)材料的溫度上升到560°C左右時(shí)，鋼構(gòu)材料將喪失2/3的 強(qiáng)度，這時(shí)將不足以支撐建筑的重量而導(dǎo)致垮塌，其中9. 11事件大廈倒塌的主要原因之一 就是由于撞擊到大廈鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的脫落，最終大廈結(jié)構(gòu)失去支撐所需要的強(qiáng)度而轟然 倒塌。由此可見對(duì)于建筑支撐部分鋼結(jié)構(gòu)的防火工作非常必要，其中最有效的方法就是涂 覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0005] 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料可分為厚型無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，有機(jī)樹脂薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 以及有機(jī)乳液超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。目前市場(chǎng)上已經(jīng)廣泛運(yùn)用有機(jī)乳液超薄膨脹型鋼結(jié) 構(gòu)防火涂料，這類涂料使用硅丙乳液，苯丙乳液等有機(jī)乳液作為粘結(jié)劑，以聚磷酸銨季戊四 醇-三聚氰胺三者之間的高溫反應(yīng)膨脹所得的碳層為主要隔熱防火層，同時(shí)添加部分膨脹 劑增加膨脹效率，以及添加二氧化鈦、金屬氫氧化物等增強(qiáng)膨脹層的強(qiáng)度，以期等到更好的 膨脹性和更長(zhǎng)的阻燃時(shí)間。
[0006] 有機(jī)超薄膨脹性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，在火災(zāi)中可膨脹10倍以上，聚磷酸銨分解，使 得季戊四醇脫水炭化形成碳層，三聚氰胺高溫產(chǎn)生氣體使碳層膨脹起來(lái)，三者反應(yīng)配合很 好，故效果優(yōu)秀。但是有很大的缺點(diǎn)：第一，膨脹層強(qiáng)度不高，通常只有數(shù)千帕，在持續(xù)的高 溫火源沖擊中，將被逐漸氧化，故而，耐火時(shí)間有限，一般1-2個(gè)小時(shí)是其極限；第二，由于 有機(jī)超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料其有機(jī)組分高達(dá)90%，只有少量無(wú)機(jī)填料，阻燃后無(wú)機(jī)殘余物較 少，不能提供更好阻燃效果；第三，火災(zāi)中，火災(zāi)產(chǎn)生的有毒煙氣首先造成人員昏迷，隨后為 大火吞噬，有機(jī)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料大量有機(jī)物在火災(zāi)中分解產(chǎn)生大量有毒煙氣。
[0007] 介于目前廣泛運(yùn)用的有機(jī)膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的固有缺點(diǎn)，本發(fā)明從無(wú)機(jī)，超薄， 發(fā)泡，減少有毒煙氣幾個(gè)方面著手進(jìn)行了大量的嘗試，開發(fā)了新型超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0008] 通過(guò)實(shí)驗(yàn)和調(diào)閱大量文獻(xiàn)，結(jié)合膨脹涂料形成體的各方面原理特點(diǎn)，特別是無(wú)機(jī) 基料粘結(jié)劑和無(wú)機(jī)高溫粘結(jié)劑以及發(fā)泡劑的選擇，本發(fā)明研究了一個(gè)新的無(wú)機(jī)膨脹體系， 有別于上文提到的有機(jī)膨脹體系，獲得最優(yōu)基礎(chǔ)配方。所得產(chǎn)品在耐火實(shí)驗(yàn)中可迅速膨脹 至10倍，高效隔熱，高溫中低熔玻璃粉熔化固結(jié)無(wú)機(jī)材料，其他材料高溫軟化的同時(shí)在灼 燒中發(fā)泡并整體陶瓷化。就膨脹倍數(shù)與有機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料持平外，膨脹層強(qiáng)度 和阻燃效果兩項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)大大高于于目前廣泛運(yùn)用的有機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。經(jīng)檢 測(cè)，最優(yōu)配方所得耐水性等物化性能也很優(yōu)異。
[0009] 本發(fā)明樣品與有機(jī)超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及厚型無(wú)機(jī)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的主要性能 指標(biāo)對(duì)比如下表1所示。
[0010] 表1鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的主要性能對(duì)比
[0011]
[0012] 通過(guò)表1對(duì)比可以看出，本發(fā)明所獲得的產(chǎn)品在幾個(gè)影響阻燃效果的參數(shù)上有很 好的優(yōu)勢(shì)，其特點(diǎn)在于無(wú)機(jī)膨脹體系的發(fā)現(xiàn)，原料廉價(jià)易得，產(chǎn)品性能優(yōu)良。根據(jù)研究，阻燃 中達(dá)到比有機(jī)超薄膨脹效果更好的阻燃效果的同時(shí)，極少的煙氣量和更強(qiáng)的強(qiáng)度，此時(shí)，面 對(duì)一般的撞擊，涂層將不會(huì)脫落了，獲得更長(zhǎng)的阻燃時(shí)間。 3
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明以液體硅酸鈉、膨脹石墨、低熔點(diǎn)玻璃粉、氫氧化鎂等為主要原材料，再加 入一定量乳膠粉作為常溫助粘劑。該無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的具體制備工藝如下： 首先將原料進(jìn)行預(yù)處理，研磨過(guò)100目篩備用，稱量40-55wt%液體娃酸鈉，8-15wt%膨脹 石墨，5-15wt%低熔點(diǎn)玻璃粉，14-25wt%氫氧化鎂，外加占體系5-lOwt%乳膠粉，適量水。 將原料充分混合，加入到攪拌機(jī)中高速攪拌半小時(shí)，混合均勻得到新型無(wú)機(jī)膨脹鋼結(jié)構(gòu)防 火涂料，在火災(zāi)中，可迅速膨脹10倍以上，有效隔熱，并且無(wú)機(jī)材料無(wú)毒無(wú)害。
[0014] 本發(fā)明的特點(diǎn)和創(chuàng)新在于：
[0015] 1、發(fā)明了一種新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料配方，及新型無(wú)機(jī)膨脹體系。這 一體系在火災(zāi)中互相配合快速發(fā)泡，高效隔熱。
[0016] 2、在無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料配方中，使用液體硅酸鈉作為常溫粘結(jié)劑，克 服了有機(jī)乳液等粘結(jié)劑在高溫分解產(chǎn)生的大量煙氣的問(wèn)題，同時(shí)可在高溫灼燒時(shí)，和其他 無(wú)機(jī)材料一起陶瓷化，大大增強(qiáng)膨脹層的強(qiáng)度。
[0017] 3、本發(fā)明中創(chuàng)造性運(yùn)用低熔點(diǎn)玻璃粉的低熔性能在涂料層受到高溫灼燒是，熔融 重新固化無(wú)機(jī)阻燃體系，同時(shí)軟化保存住發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體，獲得更好的膨脹隔熱層。
[0018] 4、本發(fā)明中使用的氫氧化鎂，受熱分解出氧化鎂和水蒸氣，氧化鎂是高溫阻燃劑， 增強(qiáng)膨脹層強(qiáng)度，同時(shí)是高效抑煙劑，發(fā)泡氣體為水蒸氣而不是各類有機(jī)反應(yīng)氣體是本發(fā) 明有毒煙氣進(jìn)一步減少的另一重要原因
[0019] 5、本發(fā)明鋼結(jié)構(gòu)防火涂料配方的制備，制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備要求 低，原料廉價(jià)易得，產(chǎn)品性能突出，并且生產(chǎn)高效。 4【具體實(shí)施方式】
[0020] 新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料制備包括以下的步驟：原料預(yù)處理，液體硅酸 鈉、膨脹石墨、低熔點(diǎn)玻璃粉、氫氧化鎂、乳膠粉等原料的稱量、混合、高速攪拌等一系列步 驟。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，及對(duì)產(chǎn)品性能的檢測(cè)，在實(shí)施過(guò)程中，可以優(yōu)先考慮以下方案。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 稱量45wt%液體硅酸鈉，20wt%氫氧化鎂，15wt%低熔點(diǎn)玻璃粉，10wt%膨脹石 墨，外加占體系7wt%乳膠粉，3%的減水劑、消泡劑、流平劑等其他助劑以及適量的水，混合 均勻，將充分混合的原料加入高速涂料攪拌機(jī)，高速攪拌半個(gè)小時(shí)到一個(gè)小時(shí)，使產(chǎn)品充分 攪拌均勻，然后將獲得的無(wú)機(jī)涂料通過(guò)涂刷或者噴涂的方式一次性涂覆到鋼材表面，在一 定溫度和濕度條件下養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間即可。經(jīng)測(cè)試，此配方獲得產(chǎn)品3_涂層的阻燃時(shí)間超 過(guò)3小時(shí)，有毒煙氣只有有機(jī)超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的1/10,阻燃中，涂層膨脹9倍左 右，并且強(qiáng)度達(dá)到300Kpa，大大超過(guò)有機(jī)型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料阻燃膨脹層的強(qiáng)度。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 稱量45wt%液體硅酸鈉，22. 5wt%氫氧化鎂，10wt%低熔點(diǎn)玻璃粉，9wt%膨脹石 墨，外加占體系llwt %乳膠粉，2. 5%的減水劑、消泡劑、流平劑等其他助劑以及適量的水， 混合均勻，將充分混合的原料加入高速涂料攪拌機(jī)，高速攪拌半個(gè)小時(shí)到一個(gè)小時(shí)，使產(chǎn)品 充分?jǐn)嚢杈鶆?，然后將獲得的無(wú)機(jī)涂料通過(guò)涂刷或者噴涂的方式一次性涂覆到鋼材表面， 在一定溫度和濕度條件下養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間即可。經(jīng)測(cè)試，此配方獲得產(chǎn)品3_涂層的阻燃時(shí) 間超過(guò)3小時(shí)，有毒煙氣只有有機(jī)超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的1/10,阻燃中，涂層膨脹7 倍左右，膨脹層非常致密，并且強(qiáng)度提高達(dá)到IMpa左右，大大超過(guò)有機(jī)型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 阻燃膨脹層僅有的數(shù)千帕強(qiáng)度。
[0025] 實(shí)施例3
[0026] 稱量51. 5wt%液體硅酸鈉，21. 5wt%氫氧化鎂，6. 5wt%低熔點(diǎn)玻璃粉，12. 5wt% 膨脹石墨，外加占體系7. 5wt%乳膠粉，少量的減水劑、消泡劑、流平劑等其他助劑以及適量 的水，混合均勻，將充分混合的原料加入高速涂料攪拌機(jī)，高速攪拌半個(gè)小時(shí)到一個(gè)小時(shí)， 使產(chǎn)品充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓髮@得的無(wú)機(jī)涂料通過(guò)涂刷或者噴涂的方式一次性涂覆到鋼材 表面，在一定溫度和濕度條件下養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間即可。經(jīng)測(cè)試，此配方獲得產(chǎn)品3_涂層的阻 燃時(shí)間超過(guò)3小時(shí)，有毒煙氣只有有機(jī)超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的1/10,阻燃中，涂層膨 脹12倍左右，膨脹層較為致密，并且強(qiáng)度提高達(dá)到500Kpa左右，大大超過(guò)有機(jī)型鋼結(jié)構(gòu)防 火涂料阻燃膨脹層僅有的數(shù)千帕強(qiáng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 該新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備工藝如下：按配方稱量液體硅酸鈉、膨 脹石墨、低熔點(diǎn)玻璃粉、氫氧化鎂、乳膠粉及水等各類原料，混合均勻，將充分混合的原料加 入高速攪拌機(jī)，高速攪拌半個(gè)小時(shí)至一個(gè)小時(shí)，使涂料分散均勻，裝罐備用。2. 如權(quán)利1中的無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備，原料為液體硅酸鈉、膨脹石墨、 低熔點(diǎn)玻璃粉、氫氧化鎂、乳膠粉等。3. 如權(quán)利1中的涂料粘結(jié)劑為液體硅酸鈉，無(wú)機(jī)取代一般薄型防火涂料中的有機(jī)樹脂 或者有機(jī)水性乳液等。4. 如權(quán)利1中液體硅酸鈉、膨脹石墨、低熔點(diǎn)玻璃粉、氫氧化鎂、膠粉最佳配方比例， 40-55wt%液體硅酸鈉，8-15wt%膨脹石墨，5-15wt%低熔點(diǎn)玻璃粉，14-25wt%氫氧化鎂， 外加占體系5-10wt%乳膠粉，適量水。5. 如權(quán)利1中低熔點(diǎn)玻璃，為綠色磷酸鹽低熔點(diǎn)玻璃粉，非有毒高鉛低熔點(diǎn)玻璃粉。6. 如權(quán)利1中的新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，它的最優(yōu)配方產(chǎn)品在火災(zāi)中可膨 脹到10倍以上，有效隔熱，保證被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)材料溫度遠(yuǎn)低于應(yīng)力值560°C，效果遠(yuǎn)優(yōu)于目 前市售有機(jī)型超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，同時(shí)其在火災(zāi)中放出的有毒煙氣只有有機(jī)膨脹鋼 結(jié)構(gòu)防火涂料的10%-下。它是很有發(fā)展前景的一種新型無(wú)機(jī)超薄膨脹鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
【文檔編號(hào)】C09D5/18GK105885488SQ201510053495
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日
【發(fā)明人】李洪玲, 張仁忠, 但建明, 洪成林, 喬秀文, 齊譽(yù)
【申請(qǐng)人】石河子大學(xué)