CN102173691A - 一种单组份隧道防火涂料及其制备方法 - Google Patents

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赵队家
刘俊权
代隆军
薛君
杜海
丰功吉
刘鹏飞
李荣柱
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Abstract

本发明涉及一种薄型高粘单组份隧道防火涂料及其制备方法。该防火涂料为均匀粉状，主要由主粘结剂、辅助粘结剂、膨胀剂、阻燃剂、防水剂、减水剂、引气剂组成。本发明制备的单组份隧道防火涂料经施工后得到的涂层具有厚度薄、粘结强度高、耐水性能优良的特点。具体粘结强度是标准要求的2倍，耐火性能是标准要求的1.5倍，特别在隧道中使用，可起到良好的效果。

Description

一种单组份隧道防火涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料制备技术领域，特别涉及一种薄型高粘单组份隧道防火涂料及其制备方法。
背景技术
目前隧道防火措施主要有以下几种形式：(1)安装喷淋灭火系统；该系统主要安装在隧道上部，对车辆下部和车厢或车辆发动机部分的火灾起不到灭火效果，且造价和维护费较高，其推广使用仍存在争议。(2)设置混凝土牺牲层；牺牲层一般厚度比较大，且在火灾过程中，高温造成大量的混凝土剥落、爆裂，会炸伤消防人员，同时造成安全疏散路线的阻塞。目前，该措施采用较少。(3)使用耐火纤维混凝土；其耐火性能有限，所用纤维在燃烧后对人体和环境有一定的危害。(4)粘贴隧道专用防火板；该措施材质轻，强度较低，耐水性较差，产品尺寸难以统一，且施工工程繁琐，工程造价高，故应用范围受到限制。(5)喷涂隧道专用防火涂料；其防火保护原理通过自身耐火不燃，在高温下形成釉质膜封闭基材，隔绝空气、阻隔火焰和热量，从而达到防火阻燃的目的。从性价比方面和施工的方便性方面考虑，隧道防火涂料均是隧道防火保护的最佳选择。
目前国内隧道防火涂料主要分为两大类：双组份隧道防火涂料和单组份隧道防火涂料。双组分隧道防火涂料具有粘结性好、耐火性能优异等性能，自研发以来得到了广泛的应用。但双组分隧道防火涂料存在施工、成本等方面的问题：在条件严酷的施工现场拌和，常会因为液料组分中的水分直接影响防火涂料的用水量，而对防火涂料成品的强度、粘结强度、柔性和耐火性能造成很大的影响。同时由于采用分装式包装，既造成了生产、包装、运输方面成本的增加，也给施工方面增加了一定的工序。因此，双组分隧道防火涂料的使用受到了一定程度的限制。而单组分体系既可以避免双组分体系中存在的缺陷，又能降低成本，便于生产和施工，得到了较快发展。
单组份隧道防火涂料应满足以下要求：(1)隧道防火涂料燃烧时无有毒气体产生，以便于隧道火灾的扑救及隧道的修复，即绿色环保的需求。(2)不仅要考虑涂料的耐火性能，还必须重点兼顾涂料的粘接性及耐水性。(3)隧道工程工期较紧，施工量大，因此，应充分考虑施工的方便性和施工效率，涂料应既可以人工涂抹，又可以机械喷涂。(4)为使涂料能广泛推广应用同时又具有较强的市场竞争优势，必须充分考虑产品的价格。
国内其他公司、科研机构等，对防火涂料也有一定的研究，采用了不同配比。如CN1544556就披露了一种组成及配比为：硅酸盐、磷酸盐粘接剂37.7-43.3，聚合物乳液5-10骨料18.7-34.9，增强纤维3.7-6.2，阻燃剂34.7-50的隧道防火涂料。但目前国内隧道防火涂料普遍存在着涂层比较厚、粘结强度不高、耐火强度不高、耐水性不强等等问题。因此，开发一种薄型高粘隧道防火涂料，对增强隧道安全性、降低施工成本，具有重要的现实意义。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种单组份隧道防火涂料及其制备方法，所述防火涂料主要包含主粘结剂、辅助粘结剂、膨胀剂、阻燃剂、防水剂、减水剂、引气剂。该防火涂料搅拌成均匀粉状，经施工后，涂层具有厚度薄、粘结强度高的特点。
本发明制备的单组份隧道防火涂料为均匀粉状，其配方为：主粘结剂40-60重量份，辅助粘结剂10-30重量份，膨胀剂20-30重量份，阻燃剂0.3-0.6重量份，防水剂0.05-0.1重量份，减水剂0.1-0.2重量份，引气剂0.1-0.2重量份；使用时，加水量为上述组分总质量的0.7-0.75倍。
所述的主粘结剂为高铝水泥和粒径大小为60-100μm的胶粉，高铝水泥与胶粉的质量比例范围为5∶1-29∶1。
所述的辅助粘结剂为200-300目的海泡石、1-3mm的硅酸铝纤维、200-300目的云母、1-3mm的玻璃纤维中的一种或几种。
所述的膨胀剂为200-300目的膨胀珍珠岩、200-300目的蛭石、200-300目的膨胀石墨中的一种或几种。
所述的阻燃剂为高聚磷酸铵、三聚氰胺、200-400目的Mg(OH)2、200-300目的玻璃漂珠中的一种或几种。
所述的减水剂为聚羧酸系减水剂和/或三聚氰胺。
所述的引气剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述的防水剂为季戊四醇。
采用合适粒径的原料以满足生产和施工的需要，颗粒过小，生产过程中会产生扬尘较大，颗粒过大施工时不易喷涂。
本发明所述的单组份隧道防火涂料，采用如下方法制得：
1、将膨胀剂、阻燃剂、减水剂、引气剂和防水剂用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；
2、再加入辅助粘结剂和主粘结剂，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；
3、使用时，加水搅拌均匀即可。
有益效果：本发明制备的单组份隧道防火涂料经施工后得到的涂层具有厚度薄、粘结强度高、耐水性能优良的特点。具体粘结强度是标准要求的2倍，耐火性能是标准要求的1.5倍，特别在隧道中使用，可起到良好的效果。
具体实施方式
实施例1
涂料配方：高铝水泥260g，80μm的胶粉40g，200-300目的膨胀珍珠岩50g，200-300目的蛭石50g，200-300目的海泡石30g，1-3mm的硅酸铝纤维26g，200-300目的云母30g，1-3mm的玻璃纤维20g，300目的Mg(OH)21.5g，聚羧酸系减水剂0.5g，十二烷基苯磺酸钠0.5g，高聚磷酸铵0.5g，季戊四醇0.5g，三聚氰胺0.5g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、Mg(OH)2、高聚磷酸铵、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇、三聚氰胺用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、玻璃纤维和硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.7倍的水，搅拌均匀即可。
实施例2
涂料配方：高铝水泥190g，80μm的胶粉10g，200-300目的膨胀珍珠岩70g，200-300目的蛭石50g，200-300目的膨胀石墨30g，200-300目的海泡石50g，1-3mm的硅酸铝纤维45g，200-300目的云母51g，300目的Mg(OH)21.5g，聚羧酸系减水剂0.5g，十二烷基苯磺酸钠0.5g，高聚磷酸铵0.5g，季戊四醇0.5g，三聚氰胺0.5g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、膨胀石墨、Mg(OH)2、高聚磷酸铵、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇、三聚氰胺用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.75倍的水，搅拌均匀即可。
实施例3
涂料配方：高铝水泥290g，80μm的胶粉10g，200-300目的膨胀珍珠岩70g，200-300目的蛭石76g，200-300目的海泡石20g，1-3mm的硅酸铝纤维20g，200-300目的云母10g，300目的Mg(OH)21.5g，聚羧酸系减水剂0.5g，十二烷基苯磺酸钠0.5g，高聚磷酸铵0.5g，季戊四醇0.5g，三聚氰胺0.5g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、Mg(OH)2、高聚磷酸铵、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇、三聚氰胺用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.7倍的水，搅拌均匀即可。
实施例4
涂料配方：高铝水泥220g，80μm的胶粉20g，200-300目的膨胀珍珠岩50g，200-300目的蛭石56g，200-300目的海泡石50g，1-3mm的硅酸铝纤维50g，200-300目的云母50g，300目的Mg(OH)21.5g，聚羧酸系减水剂0.5g，十二烷基苯磺酸钠0.5g，玻璃漂珠0.5g，季戊四醇0.5g，三聚氰胺0.5g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、Mg(OH)2、玻璃漂珠、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇、三聚氰胺用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.75倍的水，搅拌均匀即可。
实施例5
涂料配方：高铝水泥245g，80μm的胶粉15g，200-300目的膨胀珍珠岩50g，200-300目的蛭石50g，200-300目的海泡石45g，1-3mm的硅酸铝纤维45g，200-300目的云母47g，300目的Mg(OH)21g，聚羧酸系减水剂0.5g，十二烷基苯磺酸钠0.75g，高聚磷酸铵0.5g，季戊四醇0.5g，三聚氰胺0.25g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、Mg(OH)2、高聚磷酸铵、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇、三聚氰胺用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.7倍的水，搅拌均匀即可。
实施例6
涂料配方：高铝水泥260g，80μm的胶粉20g，200-300目的膨胀珍珠岩40g，200-300目的蛭石60g，200-300目的海泡石30g，1-3mm的硅酸铝纤维35g，200-300目的云母50g，300目的Mg(OH)22g，聚羧酸系减水剂0.5g，十二烷基苯磺酸钠1g，高聚磷酸铵1g，季戊四醇0.5g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、Mg(OH)2、高聚磷酸铵、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.7倍的水，搅拌均匀即可。
实施例7
涂料配方：高铝水泥245g，80μm的胶粉15g，200-300目的膨胀珍珠岩40g，200-300目的蛭石60g，200-300目的海泡石40g，1-3mm的硅酸铝纤维50g，200-300目的云母46g，300目的Mg(OH)21g，聚羧酸系减水剂0.5g，十二烷基苯磺酸钠1g，高聚磷酸铵1g，季戊四醇0.5g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、Mg(OH)2、高聚磷酸铵、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.7倍的水，搅拌均匀即可。
实施例8
涂料配方：高铝水泥230g，80μm的胶粉20g，200-300目的膨胀珍珠岩75g，200-300目的蛭石75g，200-300目的海泡石30g，1-3mm的硅酸铝纤维30g，200-300目的云母35g，300目的Mg(OH)21g，聚羧酸系减水剂0.5g，十二烷基苯磺酸钠1g，高聚磷酸铵1.5g，季戊四醇0.5g，三聚氰胺0.5g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、Mg(OH)2、高聚磷酸铵、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇、三聚氰胺用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.7倍的水，搅拌均匀即可。
实施例9
涂料配方：高铝水泥200g，80μm的胶粉40g，200-300目的膨胀珍珠岩80g，200-300目的蛭石60g，200-300目的海泡石40g，1-3mm的硅酸铝纤维40g，200-300目的云母35g，300目的Mg(OH)21g，聚羧酸系减水剂1g，十二烷基苯磺酸钠1g，高聚磷酸铵1.5g，季戊四醇0.5g。
制备方法：将膨胀珍珠岩、蛭石、Mg(OH)2、高聚磷酸铵、聚羧酸系减水剂、十二烷基苯磺酸钠、季戊四醇用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；再加入海泡石、云母、硅酸铝纤维、高铝水泥和胶粉，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；使用时，加入上述组分总质量0.7倍的水，搅拌均匀即可。
实施例1-9所使用的聚羧酸系减水剂具体为短链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、长链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三种单体得到的共聚物，该聚合物相对分子质量为15000，单体比例为短链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯∶长链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯∶甲基丙烯酸＝5∶1∶4。
实施例1制得的单组份隧道防火涂料的性能如下表所示：
由上表数据可知，本发明制备的单组份隧道防火涂料的粘结强度是规范所规定的2倍，耐水性能优良，耐火性能是规范所规定的1.5倍，在隧道中使用，可起到良好的效果。

Claims (9)

1.一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，该防火涂料为均匀粉状，其配方为：主粘结剂40-60重量份，辅助粘结剂10-30重量份，膨胀剂20-30重量份，阻燃剂0.3-0.6重量份，防水剂0.05-0.1重量份，减水剂0.1-0.2重量份，引气剂0.1-0.2重量份；使用时，加水量为上述组分总质量的0.7-0.75倍。
2.根据权利要求1所述的一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，所述的主粘结剂为高铝水泥和粒径大小为60-100μm的胶粉，高铝水泥与胶粉的质量比例范围为5∶1-29∶1。
3.根据权利要求2所述的一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，所述的辅助粘结剂为200-300目的海泡石、1-3mm的硅酸铝纤维、200-300目的云母、1-3mm的玻璃纤维中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，所述的膨胀剂为200-300目的膨胀珍珠岩、200-300目的蛭石、200-300目的膨胀石墨中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，所述的阻燃剂为高聚磷酸铵、三聚氰胺、200-400目的Mg(OH)2、200-300目的玻璃漂珠中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸系减水剂和/或三聚氰胺。
7.根据权利要求6所述的一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，所述的引气剂为十二烷基苯磺酸钠。
8.根据权利要求7所述的一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，所述的防水剂为季戊四醇。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种单组份隧道防火涂料，其特征在于，其制备方法为：
1)将膨胀剂、阻燃剂、减水剂、引气剂和防水剂用搅拌机高速搅拌，使其混合均匀；
2)再加入辅助粘结剂和主粘结剂，充分搅拌，使其体系分散均匀，即得单组份隧道防火涂料；
3)使用时，加水搅拌均匀即可。
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