CN102108233A

CN102108233A - 具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料

Info

Publication number: CN102108233A
Application number: CN2011100626327A
Authority: CN
Inventors: 戴李宗; 廖翌滏; 陈光剑; 陈珉; 罗伟昂; 曾碧蓉; 许一婷
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2011-06-29

Abstract

具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，涉及一种防火涂料。提供一种对环境友好、膨胀碳层致密性高、不易脱落、高防火性能的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法。涂料的组份为乳液、钛白粉、成碳催化剂、发泡剂、成碳剂、碳层增强剂、水、消泡剂、防腐剂、增稠剂、分散剂、成膜助剂、丙二醇。制备时，先制备阻燃隔热保温涂料的浆料，再进行涂料的调制。

Description

具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料

技术领域

本发明涉及一种防火涂料，尤其涉及一种水性超薄膨胀型钢结构防火涂料。

背景技术

随着社会经济的发展和科技的进步，钢结构建筑越来越多。钢结构具有很多独特的优点，如高强、高韧、抗震、轻质、价廉、体积小、不消耗土木、可工厂预制、建筑工期短等等。因此，钢结构在建筑业中得到了广泛的应用，尤其是在超高层及大跨度建筑等方面更显示出强大的生命力。但是钢结构建筑却存在耐火性能差的弱点，也成为现今急需解决的及备受关注的热点问题。公安部四川消防研究所在上个世纪70年代开展防火涂料研究的基础上，率先于1984年成功研制出LG钢结构防火隔热涂料，这是我国第一代钢结构防火涂料。此后，薄型、超薄型钢结构防火涂料等产品陆续问世，钢结构防火涂料研究蓬勃发展，步入了系列化、标准化阶段。据不完全统计，目前国内防火涂料的科研、生产和施工单位已发展到近200家，进入了一个蓬勃发展的时期，产品类型也由最初的厚型发展到如今的超薄型。

关于超薄膨胀型钢结构防火涂料已有许多报道，吕九琢等(现代涂料与涂装，2001，(4)：10～12；2001，(5)：5～7；北京石油化工学院学报，2002，10(2)：4～9)研制的涂料，涂层厚度2.09mm，耐火时间66min；公安部四川消防科研所研制的SCB超薄膨胀型防火涂料，涂层厚度2.67mm，耐火极限大147min；王华进等(涂料工业，2001，31(2)：16～18)报道研制成超薄型钢结构防火涂料，当涂料厚度≤3mm时，其耐火极限为95min；广州白云山雷威化工厂开发出的GWB室外刚结构防火涂料；扬州金陵特种涂料厂推出的BSC-A钢结构防火涂料等。上述报道的钢结构防火涂料均是以甲苯、溶剂汽油等有机溶剂为分散介质，丙烯酸树脂、氯化橡胶、氨基树脂等为粘结剂。由于为溶剂型涂料且无添加碳层增强剂，导致防火涂料环保性差，膨胀碳层致密性差易脱落，使防火功能降低。

目前，超薄型钢结构防火涂料普遍存在以下问题：(1)产品不具有环保性，市场上的防火涂料为溶剂型涂料，含有的大量挥发性有机物会对大气造成严重污染。(2)燃烧膨胀后的碳层蓬松，在火灾的情况下易脱落，失去防火功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对环境友好、膨胀碳层致密性高、不易脱落、高防火性能的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法。

所述水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的组份及按质量比如下：乳液25～30、钛白粉5～8、成碳催化剂14～16、发泡剂9～11、成碳剂7～9、碳层增强剂1～3、水19～21、消泡剂0.1～0.5、防腐剂0.1～0.5、增稠剂0.3～0.6、分散剂0.3～0.7、成膜助剂8～10、丙二醇2～3。

所述乳液可选自硅丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液等中的至少一种。

所述成碳催化剂可选自聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵、六甲基磷酰三胺、六偏磷酸钠等中的至少一种。

所述发泡剂可选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺磷酸酯等中的至少一种。

所述成碳剂可选自季戊四醇、双季戊四醇等中的至少一种。

所述碳层增强剂可选自粒径为10～180μm的空心微珠等；所述空心微珠的密度的可为0.03g/cm³。

所述成膜助剂可选自醇酯-12(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯)等。

所述消泡剂可选自Foamaster111、Foamaster306(德国科宁公司)等。

所述分散剂可选自SN-Dispersant-5040(天津宝兴公司)等。

所述增稠剂可选自HX-5430(华夏助剂公司)、PUR 2025(上海长风化工)等中的至少一种。

所述防腐剂可选自1，2-苯并异噻唑-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、四氯间甲苯二甲腈等中的一种。

所述水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备方法包括以下步骤：

1)阻燃隔热保温涂料的浆料的制备：按组份配比将水、丙二醇、分散剂和消泡剂加入反应釜中，再加入钛白粉、成碳催化剂、成碳剂和发泡剂，然后加入碳层增强剂，即得阻燃隔热保温涂料的浆料；

在步骤1)中，所述再加入钛白粉、成碳催化剂、成碳剂和发泡剂后可进行分散，分散时间可为0.5～1.5h。

2)涂料的调制：将乳液、消泡剂和成膜助剂加入反应釜中，再用氨水调节pH值到8～9，最后用增稠剂调节涂料粘度，即得水性超薄膨胀型钢结构防火涂料。

在步骤2)中，所述涂料粘度可为95～105Ku。

本发明制备的防火涂料具有以下显著优点：1)由于采用了环保型乳液作为成膜物质，以水作为溶剂，因此具有对环境友好的特点。2)由于采用的碳层增强剂为粒径范围10～180μm的空心微珠，单位质量体积大，主要成分为硅酸盐，密度小，在涂层成膜的过程中能够自发的移动到表层位置，并且经高温燃烧熔融后能够在表层硬化成白色二氧化硅网状骨架，因此该结构是由键能很大的Si-O-Si键结合而成，网状骨架在高温下强度下降很小。形成的白色坚硬二氧化硅层覆盖在碳层上，能够防止了碳层在火灾现场容易脱落的缺点，提高了防火性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

阻燃隔热保温涂料的浆料的制备：称取蒸馏水19kg、丙二醇2kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)0.3kg、消泡剂(Foamaster111)0.05kg加入反应釜中，慢速搅拌约5min后加入金红石型钛白粉5kg、聚磷酸铵15.5kg、三聚氰胺9kg、季戊四醇7kg，进行高速分散约1h即可。称取空心微珠1kg加入反应釜中慢速搅拌30min即可。

涂料的调制：称量聚合物硅丙乳液25kg、消泡剂(Foamaster111)0.05kg、成膜助剂(醇酯-12)8kg、防腐剂(1，2-苯并异噻唑-3-酮)0.2kg加入反应釜中，搅拌约20min后，用氨水调节pH值到8～9，最后加增稠剂(HX-5430)0.4kg来调节涂料粘度为100Ku。

所得水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的主要性能指标如表1所示。

表1

实施例2

阻燃隔热保温涂料的浆料的制备：称取蒸馏水20kg、丙二醇2kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)0.4kg、消泡剂(Foamaster 306)0.06kg加入反应釜中，慢速搅拌约5min后加入金红石型钛白粉6kg质量份、聚磷酸铵和磷酸二氢铵各7.5kg、三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸各4kg、季戊四醇和双季戊四醇各4kg，进行高速分散约1h即可。称取空心微珠1.5kg加入反应釜中慢速搅拌30min即可。

涂料的调制：称量纯丙乳液28kg、消泡剂(Dispex N40)0.05kg、成膜助剂(醇酯-12)8.5kg、防腐剂(5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)0.25kg加入反应釜中，搅拌约20min后，用氨水调节pH值到8-9，最后加增稠剂(PUR 2025)0.45kg来调节涂料粘度为105Ku。

所得水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的主要性能指标同实施例1。

实施例3

阻燃隔热保温涂料的浆料的制备：称取蒸馏水21kg、丙二醇2kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)0.5kg、消泡剂(Foamaster111)0.07kg加入反应釜中，慢速搅拌约5min后加入金红石型钛白粉6.5kg、聚磷酸铵16kg、三聚氰胺10kg、季戊四醇9kg，进行高速分散约1h即可。称取空心微珠2kg加入反应釜中慢速搅拌30min即可。

涂料的调制：称量苯丙乳液30kg、消泡剂(Foamaster111)0.08、成膜助剂(醇酯-12)9kg、防腐剂(四氯间甲苯二甲腈)0.3kg加入反应釜中，搅拌约20min后，用氨水调节pH值到8～9，最后加增稠剂(HX-5430)0.5kg来调节涂料粘度为95Ku。

实施例4

阻燃隔热保温涂料的浆料的制备：称取蒸馏水210kg、丙二醇20kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)5kg、消泡剂(Foamaster111)0.4kg，加入反应釜中，慢速搅拌约5min后加入金红石型钛白粉65kg质量份、聚磷酸铵160kg、三聚氰胺100kg、季戊四醇90kg，进行高速分散约1h即可。称取空心微珠20kg加入反应釜中慢速搅拌30min即可。

涂料的调制：称量苯丙乳液300kg、消泡剂(Foamaster111)0.8kg、成膜助剂(醇酯-12)95kg、防腐剂(四氯间甲苯二甲腈)3kg加入反应釜中，搅拌约20min后，用氨水调节pH值到8～9，最后加增稠剂(HX-5430)和(PUR 2025)各2.5kg来调节涂料粘度为104Ku。

Claims

1.具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于其组份及按质量比如下：乳液25～30、钛白粉5～8、成碳催化剂14～16、发泡剂9～11、成碳剂7～9、碳层增强剂1～3、水19～21、消泡剂0.1～0.5、防腐剂0.1～0.5、增稠剂0.3～0.6、分散剂0.3～0.7、成膜助剂8～10、丙二醇2～3。

2.如权利要求1所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述乳液选自硅丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液中的至少一种；所述成碳催化剂选自聚磷酸铵、磷酸二氢铵、六甲基磷酰三胺、六偏磷酸钠中的至少一种。

3.如权利要求1所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述发泡剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸、三聚氰胺磷酸酯中的至少一种；所述成碳剂选自季戊四醇、双季戊四醇中的至少一种。

4.如权利要求1所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述碳层增强剂选自粒径为10～180μm的空心微珠。

5.如权利要求1所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述成膜助剂选自醇酯-12(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯)。

6.如权利要求1所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述消泡剂选自Foamaster111或Foamaster306；所述分散剂选自SN-Dispersant-5040。

7.如权利要求1所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述增稠剂选自HX-5430、PUR 2025中的至少一种；所述防腐剂选自1，2-苯并异噻唑-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、四氯间甲苯二甲腈中的一种。

8.如权利要求1所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述再加入钛白粉、成碳催化剂、成碳剂和发泡剂后进行分散，分散时间为0.5～1.5h。

10.如权利要求8所述的具有立体网络结构的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述涂料粘度为95～105Ku。