CN101857756B - 一种钢结构防火涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢结构防火涂料，其由以下重量配比原料制成：复合基料树脂45-60，三聚氰胺6-8，季戊四醇6-8，聚磷酸铵16-20，可膨胀石墨4-10，纳米氢氧化镁2-5，磷酸锌1-3，硼酸锌1-3，氢氧化铝2-5，聚磷酸铝3-5，钛白粉6-9，流平剂0.5-0.8，丙酮15-20，该涂料具有优异的防火和防腐能力。

Description

一种钢结构防火涂料

技术领域

本发明涉及一种钢结构防火涂料，属于钢结构涂料制备领域。

背景技术

钢材是一种不会燃烧的建筑材料，它具有抗震，抗弯等特性。在实际应用中，钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要；还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲，拉伸的缺陷。因此钢材受到了建筑行业的青睐，单层，多层，摩天大楼，厂房，库房，候车室，候机厅等采用钢材都很普遍。但是，钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点，抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。

钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。

使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措施是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方法，

在钢结构外喷涂防火涂料形成外包成是实现钢结构防火的常用方法。现有技术中也有众多多钢结构防火涂料。

CN1927962A中公开了一种钢结构防火涂料，其组分配比为：含氟聚合物乳液30-40％，有机硅改性聚丙烯酸酯乳液5-10％，聚磷酸铵15-20％，三聚氰胺磷酸盐5-10％，三聚氰胺3-7％，季戊四醇10-15％，膨胀石墨4-10％，氧化锌0-6％，钛白粉0-5％，高岭土0-10％，硅酸铝纤维2-5％，丙二醇2-5％。

CN1488692A中公开了一种钢结构防火涂料，其原料的重量配比为：氯化橡胶改性丙烯酸树脂50-60，季戊四醇12-16，三聚氰胺9-12，聚磷酸铵19-21，硼酸锌6-8，钛白粉9-11，含氯量70％的氯化石蜡12.5-15，200号溶剂汽油8-15。

现有技术中还有很多钢结构涂料的技术，但是存在有以下缺点：

1、使用较为单一的基料树脂，或者需要对树脂进行改性，虽然可能在防火性能上有所帮助，但是造成了生产成本的上升，制备时间的增加，没有意识或者明确指出过特定的几种树脂的联合使用可以提高涂料的防火性能。

2、涂料只是在钢结构表面简单形成了外包层，简单的隔绝了氧气，钢材的防腐能力脆弱。

3、单独使用膨胀石墨或纳米氢氧化镁，没有意识或者明确指出过该二者存在的协同作用，因此也没有确定过该二者功能使用时的最佳使用配比。

4、没有意识到涂料原料中颗粒物质的粒度对最终涂料产品防火性能影响。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种防火性能出色并且具有防腐能力的钢结构防火涂料。

本发明所述的钢结构防火涂料，其原料及其重量配比为：

复合基料树脂                45-60

三聚氰胺                    6-8

季戊四醇                    6-8

聚磷酸铵                    16-20

可膨胀石墨                  4-10

纳米氢氧化镁                2-5

磷酸锌                      1-3

硼酸锌                      1-3

氢氧化铝                    2-5

聚磷酸铝                    3-5

钛白粉                      6-9

流平剂                      0.5-0.8

丙酮                        15-20

其中，所述复合基料树脂为丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂的拼用，他们的使用重量配比为丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂＝3∶1∶1。

另外，其中复合基料树脂、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、可膨胀石墨、磷酸锌、硼酸锌、氢氧化铝、聚磷酸铝、钛白粉的颗粒度均达到700目

本发明的制备方法简单，首先将复合基料树脂、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、可膨胀石墨、磷酸锌、硼酸锌、氢氧化铝、聚磷酸铝、钛白粉进行粉碎，使其粒度达到700目，然后将粉碎后的颗粒原料与纳米氢氧化镁、流平剂、丙酮搅拌混合，然后进行高速均质分散即可。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、发明人发现，当特定的基料树脂(丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂)以特定比例拼用时可以有效提高耐火极限，在用垂直燃烧法进行耐火极限测定时，使用复合基料树脂比使用单一的基料树脂的耐火时间提高了5-10分钟左右。

2、磷酸锌、硼酸锌、氢氧化铝、聚磷酸铝是本发明中起到防腐作用的原料，氢氧化铝与铁屑反应将其溶解，然后铁离子与磷酸锌离解形成的磷酸盐离子形成牢固的络合物，亚铁离子被硼酸锌释放的硼酸离子吸附，然后氧化后形成不溶的稳定化合物，并且聚磷酸铝能释放三聚磷酸根离子，也能与铁离子和亚铁离子形成络合物从而形成致密的膜。并且这些成分还能对卤化聚合物等物质具有良好的阻燃作用，因此也起到了防火和防腐的双重作用。

3、发明人发现，当原料中的颗粒成分粒度上以100目逐级递增时，最终涂料的耐火时间会有所延长，并且进一步发现，当从100目增加至700目时，耐火时间的增加较为明显，而700目以后耐火时间的增加趋于不明显，因此本发明涂料所用颗粒原料的颗粒度有一定的要求。

4、发明人发现，可膨胀石墨和纳米氢氧化镁具有协同阻燃效应，实验表明，其阻燃作用优于单一组成测定阻燃作用之和，并且其使用的最佳重量比为可膨胀石墨∶纳米氢氧化镁＝3∶1

5、本发明的产品具有92-137分钟的耐火时间，远远超过GB14907-2002中的规定。

6、本发明产品使用时无起层、脱落、开裂、空鼓等现象。

具体实施方式：

实施例1

选用以下重量配比的原料，丙烯酸树脂27、环氧树脂9，聚氨酯树脂9，三聚氰胺6，季戊四醇6，聚磷酸铵16，可膨胀石墨4，纳米氢氧化镁2，磷酸锌1，硼酸锌1，氢氧化铝2，聚磷酸铝3，钛白粉6，流平剂0.5，丙酮15，先将丙烯酸树脂、环氧树脂，聚氨酯树脂、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、可膨胀石墨、磷酸锌、硼酸锌、氢氧化铝、聚磷酸铝、钛白粉进行粉碎，使其粒度达到700目，然后将粉碎后的颗粒原料与纳米氢氧化镁、流平剂、丙酮搅拌混合，然后进行高速均质分散，获得涂料。

将涂料在钢结构材料上形成2mm的涂层，测定得其耐火极限为92分钟。

实施例2

选用以下重量配比的原料，丙烯酸树脂30、环氧树脂10，聚氨酯树脂10，三聚氰胺7，季戊四醇8，聚磷酸铵18，可膨胀石墨7，纳米氢氧化镁3，磷酸锌2，硼酸锌2，氢氧化铝4，聚磷酸铝4，钛白粉7，流平剂0.7，丙酮16，先将丙烯酸树脂、环氧树脂，聚氨酯树脂、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、可膨胀石墨、磷酸锌、硼酸锌、氢氧化铝、聚磷酸铝、钛白粉进行粉碎，使其粒度达到700目，然后将粉碎后的颗粒原料与纳米氢氧化镁、流平剂、丙酮搅拌混合，然后进行高速均质分散，获得涂料。

将涂料在钢结构材料上形成2mm的涂层，测定得其耐火极限为105分钟。

实施例3

选用以下重量配比的原料，丙烯酸树脂36、环氧树脂12，聚氨酯树脂12，三聚氰胺8，季戊四醇8，聚磷酸铵20，可膨胀石墨9，纳米氢氧化镁3，磷酸锌3，硼酸锌3，氢氧化铝5，聚磷酸铝4，钛白粉7，流平剂0.7，丙酮20，先将丙烯酸树脂、环氧树脂，聚氨酯树脂、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、可膨胀石墨、磷酸锌、硼酸锌、氢氧化铝、聚磷酸铝、钛白粉进行粉碎，使其粒度达到700目，然后将粉碎后的颗粒原料与纳米氢氧化镁、流平剂、丙酮搅拌混合，然后进行高速均质分散，获得涂料。

将涂料在钢结构材料上形成2mm的涂层，测定得其耐火极限为137分钟。

实施例4

选用以下重量配比的原料，丙烯酸树脂33、环氧树脂11，聚氨酯树脂11，三聚氰胺8，季戊四醇7，聚磷酸铵18，可膨胀石墨10，纳米氢氧化镁5，磷酸锌3，硼酸锌2，氢氧化铝5，聚磷酸铝5，钛白粉9，流平剂0.8，丙酮18，先将丙烯酸树脂、环氧树脂，聚氨酯树脂、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、可膨胀石墨、磷酸锌、硼酸锌、氢氧化铝、聚磷酸铝、钛白粉进行粉碎，使其粒度达到700目，然后将粉碎后的颗粒原料与纳米氢氧化镁、流平剂、丙酮搅拌混合，然后进行高速均质分散，获得涂料。

将涂料在钢结构材料上形成2mm的涂层，测定得其耐火极限为125分钟。

实施例5(复合树脂的影响)

除将实施例4中丙烯酸树脂33、环氧树脂11，聚氨酯树脂11分别替换成丙烯酸树脂55份、环氧树脂55份，聚氨酯树脂55份外其他原料和操作相同，分别形成涂料A、B、C，最终测定其耐火极限。

A：120分钟；B：118分钟；C：115分钟。

实施例6(粒度影响)

除将实施例4中颗粒成分粒度由700目变成100目、200目、300目、400目、500目、600目、800目、900目外原料和其他操作相同，分别形成涂料D、E、F、G、H、I、J、K最终测定其耐火极限。

D：92分钟；E：101分钟；F：105分钟；G：109分钟；H：114分钟；I：120分钟；J：126分钟；K：126-127分钟之间。

Claims (1)

1.一种钢结构防火涂料，其特征在于由以下重量配比原料制成：

其中：复合基料树脂、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、可膨胀石墨、磷酸锌、硼酸锌、氢氧化铝、聚磷酸铝、钛白粉的颗粒度均达到700目；

其中所述复合基料树脂为丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂的拼用，它们的使用重量配比为丙烯酸树脂∶环氧树脂∶聚氨酯树脂＝3∶1∶1。