CN102344726A - 一种复合钢结构防火涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合钢结构防火涂料及其制备方法，该防火涂料主要由有机无机纳米杂化树脂、有机树脂、陶瓷填料、发泡剂、成炭剂、催化剂和高锰酸铁组成，该防火涂料具有涂刷简便、防火性能优异、发烟量少、发泡强度大等优点，一般涂刷3～5遍，涂层厚度在0.3-1.8mm可控范围内，耐火极限即可达30-240min。

Description

一种复合钢结构防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于化工钢结构防火领域，具体涉及一种复合钢结构防火涂料及其制备方法。

  

背景技术

目前，超薄型钢结构防火涂料主要由基料树脂、成炭剂、发泡剂、催化剂等组成，属于膨胀型防火涂料，由于在受火时组分间协同作用，膨胀发泡形成泡沫层，不仅可以隔绝氧气，而且具有良好的隔热性能，可以延滞热量传向被保护基材的速度，防止火焰迅速蔓延；此外，涂层膨胀形成泡沫隔热层的过程是吸热反应，使体系的温度降低，故其阻燃防火效果显著。膨胀型防火涂料膨胀发泡形成炭质泡沫层需要酸源(催化剂)、气源(发泡剂)和碳源三个基本要素，同时要求三要素间能有机协合。涂膜受热软化，其中的气源材料发生分解并产生气体，气体的逸出使软化了的涂膜鼓泡、膨胀，与此同时，酸源分解放出游离子酸类，催化炭化材料，使其脱水形成炭架，使膨胀起来的涂层具有一定的密实性，随着此过程的进行，最终形成绝热性良好的膨胀发泡层；为了防止涂料中的有机物产生火焰，往往还加入一些阻燃剂，如氯化石蜡、四溴双酚A类，籍这类阻燃剂分解放出的卤素，中止燃烧反应；从涂膜膨胀发泡机理中可以看出，发泡层发泡率的高低，与发泡剂密切相关，而发泡层的密实，与碳源材料密切相关。目前的超薄膨胀型钢结构防火涂料配方中含有大量的有机树脂，对膨胀发泡层的强度影响很大。但树脂量的增加会引起发烟量的增加。也有研究采用无机树脂为主要粘合剂的防火涂料以提高涂层的强度， 但采用无机树脂为粘合剂制备的防火涂料高温容易开裂，粘合强度低。 

  

发明内容

    本发明的目的是提供一种防火性能优异、发烟量少的耐火等效高的一种复合钢结构防火涂料，涂层厚度在0.3-1.8mm可控，耐火极限可达30-240min。 

    本发明采用耐高温有机无机纳米杂化树脂与有机树脂复配，在通过500-700℃高温烧蚀15小时，以形成具有一定强度的无机硬化层，从而大大提高涂层的耐热性能和防火性能，同时在涂料配方中添加少量的有机无机纳米杂化树脂，延长涂料的耐火极限时间。此外，本发明中，自制有机无机纳米杂化树脂由于具有Si-O-Si无机相结构，可作为阻燃树脂有效应用于防火涂料的阻燃处理中，可与耐高温颜填料和高锰酸铁混合反应后产生作用，在整个工艺中减少涂层发烟量，无需添加卤素化合物，即可制备阻燃效果极佳的复合钢结构防火涂料。 

本发明提供了一种复合钢结构防火涂料，其特征在于，该防火涂料由如下质量百分含量的原料制成：

        有机无机纳米杂化树脂        8～35 

        有机树脂                              18～48 

        陶瓷填料                              6～20 

        溶剂A                                 8～18 

        发泡剂                                15～30

        成炭剂                                8～25 

        催化剂                                6～20 

        高锰酸铁                               1～3 

        无机颜填料                            1～10 

        助剂                                  0.1～0.5 

    其固含量35-85wt％，不含卤素化合物；其厚度0.3-1.8mm，耐火极限达30-240分钟；其中，有机树脂是指丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、醛酮树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚酯改性丙烯酸树脂、环氧改性有机硅树脂或者醇酸改性聚酯树脂；溶剂A为水、醇、醇醚、脂肪烃、脂环烃、芳香烃、酯或酮；催化剂为多聚磷酸盐，有机无机纳米杂化树脂是将硅烷氧基化合物、酸性催化剂、水、溶剂B、添加剂进行水解缩合反应制得。上述防火涂料原料之和以100%计。

所述的复合钢结构防火涂料的制备方法包括以下步骤：

首先加入有机树脂和溶剂A，按配比将陶瓷填料、发泡剂、成炭剂、催化剂、非必需的高锰酸铁、非必需的无机颜填料在1000-3000rpm转速分散40-90分钟，并研磨到8-156μm细度，通过过滤，加入有机无机纳米杂化树脂和非必需的助剂分散均匀即可；其中，有机无机纳米杂化树脂是将硅烷氧基化合物、酸性催化剂、水、溶剂B、助剂进行水解缩合反应制得；有机树脂是指丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、醛酮树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚酯改性丙烯酸树脂、环氧改性有机硅树脂或者醇酸改性聚酯树脂；溶剂A为水、醇、醇醚、脂肪烃、脂环烃、芳香烃、酯或酮；催化剂为多聚磷酸盐。 

所选用的有机树脂分子量为5000-200,0000细度为8-156μm，通过过滤，分散均匀即可。。选用的陶瓷填料熔融温度在600～1180℃，主要原料为硼硅酸盐、钠硅酸盐、钾硅酸盐、铝硅酸盐或者瓷釉。采用的催化剂为聚合度大于1100的多聚磷酸盐。成炭剂为季戊四醇。发泡剂选择三聚氰胺、双氰胺、聚酰胺、密胺、聚脲、胍、甘氨酸或者尿素，选用其中的一种至三种。 

本发明采用的有机无机纳米杂化树脂按照如下质量百分含量的配比：

    硅烷氧基化合物                      20～75 

        酸性催化剂                          1～10 

        水                                      3～55 

        溶剂B                                20～75 

        助剂                                    3～5

        添加剂                                 1～10 

     有机无机纳米杂化树脂的制备方法为：在0-80℃的温度下，在100-1500rpm转速下搅拌5-35分钟共混硅烷氧基化合物、添加剂和部分溶剂B，在0.5-54小时内滴加酸性催化剂、水与剩余溶剂B的均匀混合物，连续搅拌8-16小时即可；其中，硅烷氧基化合物为链端或侧链含硅氧烷基的烷氧基硅烷单体或硅烷氧基聚合物；添加剂为钛酸酯类化合物、铝酸酯类化合物、硅酸酯类化合物、硼酸酯类化合物或者锆酸酯类化合物；溶剂 B为醇、醇醚、酯、酮、脂肪烃、脂环烃、芳香烃或者四氢呋喃，助剂为乳化剂或芳香族油。上述有机无机纳米杂化树脂组分之和为100%计。

所选用的硅烷氧基化合物为环氧基硅烷氧基化合物、烷基硅烷氧基化合物、烯基硅烷氧基化合物、芳香基硅烷氧基化合物、氨基硅烷氧基化合物、巯基硅烷氧基化合物、丙烯酰氧基的两种或两种以上。溶剂B分子量为32-2500。其中，有机无机纳米杂化树脂可用已有常规技术。

本发明制备的超薄型钢结构防火涂料适用于各种钢结构、建筑物隧道、 石化、电力等行业的防火、防腐。 

 本发明提出的复合钢结构防火涂料的制备方法，是在于由涂料M和涂料N组成，涂料M和涂料N分开涂刷，涂刷顺序不限。涂料M生产工艺如下：首先加入有机树脂和溶剂A，按配比将陶瓷填料、发泡剂、成炭剂、催化剂、非必需高锰酸铁、非必需无机颜填料和助剂在1000-3000rpm转速分散40-90分钟，并研磨到相应8-156μm细度，通过过滤，分散均匀即可。涂料N为有机无机纳米杂化树脂。 

本发明提出的一种复合钢结构防火涂料的制备方法，所选用的有机树脂是溶剂型有机树脂或水性有机树脂。溶剂型防火涂料选用溶剂型有机树脂。 水性防火涂料选用水性涂料为有机树脂。所选用的溶剂A是水、醇、醇醚、乳化剂、脂肪烃、脂环烃、芳香烃、酯、酮等，可选用其中的一种或多种。水性防火涂料选用溶剂A为水、醇、醇醚。水性防火涂料选用溶剂A为水和非必需的醇、醇醚，可选用其中的一种或多种。溶剂型防火涂料选用的溶剂A为脂肪烃、脂环烃、芳香烃、酯、酮等，选用其中的一种或多种。 

所选用的溶剂A的非限制性实例包括：水、乙醇、异丙醇、丙二醇、丁醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、分子量200-2000的聚乙二醇、分子量200-2000的聚丙二醇、丙三醇、分子量200-2000的聚醚二元醇、分子量200-2000的聚醚三元醇、分子量200-2000的聚乙二醇醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、200#溶剂油、400#溶剂油、1500#溶剂油、醋酸丁酯、二甲苯、丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、甲苯、二甲苯、醋酸甲酯、醋酸丁酯等。 

本发明中，选用的陶瓷填料熔融温度在600～1180℃，为硼硅酸盐、钠硅酸盐、钾硅酸盐、铝硅酸盐、瓷釉、玻璃粉、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷粉，可选用其中的一种或多种。 

本发明所选用的催化剂为多聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺、磷酸氢二胺、磷酸脲、磷酸胍、磷酸三甲苯酯等，可选用其中的一种或两种。 

本发明所选用的催化剂的非限制性实例包括：多聚磷酸铵、三聚磷酸钾、三聚磷酸钠、磷酸三聚氰胺、磷酸双三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺、磷酸氢二胺、磷酸脲、磷酸胍、磷酸三甲苯酯等。 

本发明中，成炭剂选用季戊四醇或淀粉，可选用其中的一种。 本发明所选用的成炭剂的非限制性实例包括：如单季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、淀粉、糖等。采用涂料 

制备中常规无机颜填料，选用其中的一种或几种。 所选用的无机颜填料的非限制性实例包括：钛白粉、三氧化二锑、滑石粉、高岭土、云母粉、硫酸钡、氧化锌、碳酸钙、硅灰粉、氧化铁、氧化铝、氢氧化铝等。 

本发明是采用有机无机纳米杂化树脂、陶瓷填料和非必需的高锰酸铁协同作用制备高阻燃、低烟雾的防火涂料。 

本发明是采用涂料制备中常规消泡剂、流平剂、乳化剂、增稠剂等为助剂。 

本发明还提供了一种有机无机纳米杂化树脂的制备方法，是在0-80℃的温度下，在100-1500rpm转速下搅拌5-35分钟共混硅烷氧基化合物、添加剂和30-60wt％的溶剂 B，在0.545小时内滴加酸性催化剂、水与剩余溶剂的均匀混合物，继续搅拌8-16小时，制备有机无机纳米杂化树脂。 

本发明的一种有机无机纳米杂化树脂的制备方法，所选用的硅烷氧基化合物的非限制性实例包括：3-缩水甘油醚甲丙氧基三甲氧基硅烷、γ-环氧化丙氧基三乙氧基硅烷、环氧基三乙氧基硅烷、分子量200-2000的硅甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、分子量200-2000的硅乙氧基封端聚二甲基硅氧烷、分子量200-2000的硅乙氧基封端聚醚、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、辛基甲基二甲氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基丙基二乙氧基硅烷、苯基三丙氧基硅烷、苯基三异丙氧基硅烷、苯基三正丁氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、乙基苯基二乙氧基硅烷、苯基环氧基二乙氧基硅烷、十甲基环五硅氧烷、环己基环氧基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基丙基二甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷、γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷等、巯基丙基三甲氧基硅烷等；所选用的酸性催化剂为无机酸性化合物或有机酸性化合物的任意组合；所选用的酸性催化剂的非限制性实例包括：盐酸、硝酸、硫酸、氯酸、高氯酸、磷酸、碘酸、醋酸、草酸、丁二酸、戊二酸、苹果酸、琥珀酸、酒石酸、羟基乙叉二膦酸、单宁酸、柠檬酸、植酸、乙二胺四乙酸和抗坏血酸等；所选用的溶剂B为醇、醇醚、酯、酮、脂肪烃、脂环烃、芳香烃、四氢呋喃的任意组合。 

本发明提出的一种有机无机纳米杂化树脂的制备方法，水性防火涂料选用的溶剂B 

为醇、醇醚、酯、酮、脂肪烃、脂环烃、芳香烃、四氢呋喃的任意组合；所选用的溶剂B的非限制性实例包括：乙醇、异丙醇、丙二醇、丁醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、分子量200-2000的聚乙二醇、分子量200-2000的聚丙二醇、丙三醇、分子量200-2000的聚醚二元醇、分子量200-2000的聚醚三元醇、分子量200-2000的聚乙二醇醚、乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮、甲苯、二甲苯、醋酸甲酯、醋酸丁 

酯、乙醚、四氯化碳、石油醚、四氢呋喃等；所选用的添加剂为钛酸酯类化合物、铝酸酯类化合物、硅酸酯类化合物、硼酸酯类化合物、锆酸酯类化合物的任意组合，所选用的添加剂的非限制性实例包括：钛酸乙酯、钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、二(乙酰丙酮)钛酸二异丙酯、硅酸乙酯、硅酸甲酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯、乙酰丙酮铝、异丙醇铝、三异丙氧铝、甲基硼酸酯、乙基硼酸酯、丙基硼酸酯、三甲苯基硼酸酯、四正丙氧基锆酸酯、正丙氧基锆酸酯、丙氧基锆酸酯等。 

本发明提出的一种有机无机纳米杂化树脂的制备方法，所选用的有机树脂的非限制 性实例包括：溶剂型丙烯酸酯树脂、溶剂型苯丙树脂、溶剂型硅丙树脂、溶剂型聚酯改性丙烯酸树脂、溶剂型氨基树脂、溶剂型环氧树脂、溶剂型有机硅树脂、溶剂型环氧-有机硅树脂、溶剂型聚酯树脂、溶剂型醇酸改性聚酯树脂、醛酮树脂、水性丙烯酸酯树脂、水性苯丙树脂、水性硅丙树脂、水性氨基树脂、水性环氧树脂、水性有机硅树脂、水性环氧-有机硅树脂、水性聚酯树脂等。 

本发明提出的一种有机无机纳米杂化树脂的制备方法，所选用的陶瓷填料的非限制 性实例包括：硅酸硼、硼硅酸铝、硼硅酸钾、硼硅酸钠、硅酸钠，硅酸钾、硅酸铝、铝硅酸钾、铝硅酸钠、瓷釉粉、陶瓷粉、玻璃粉、玻璃纤维、碳纤维、玻璃微珠等。 

本发明具有以下优点： 

 1.本发明采用自制耐高温有机无机纳米杂化树脂与有机树脂复配，在300-800℃ 高温烧蚀12小时以上形成具有一定强度的无机硬化层，可有效提高涂层的耐热性能和防火性能，在涂料配方中添加少量的有机无机纳米杂化树脂后，可大大延长涂料的耐火极限时间。 

     2.本发明制备的有机无机纳米杂化树脂由于具有Si-O-Si无机相结构，可作为阻燃树脂有效应用于防火涂料的阻燃处理中，并与耐高温颜填料和高锰酸铁反应后产生作用，从而减少涂层发烟量。

 3.本发明采用自制耐高温有机无机纳米杂化树脂与有机树脂、耐高温颜填料、成炭剂、发泡剂、催化剂、助剂等复配而成，当遇火时涂料各组分间协同发生作用，膨胀发泡以隔绝氧气并具有良好耐温性和隔热性，可以延滞热量传向被保护基材的速度，达到防止火焰迅速蔓延作用。 

4.本发明通过添加熔融温度300～800℃的陶瓷填料作为燃烧发泡的增强材料，有效提高发泡层的高度和强度，在有机树脂基本反应分解完毕后，陶瓷填料可以继续熔融软化， 形成的耐高温泡层起到加固炭层的作用，仗熔融软化时会吸收大量热，热阻隔性能好，从而阻隔了热量传递给钢架结构，防火性能优异。 

5.本发明通过控制有机无机纳米杂化树脂的制备条件，特别是对有机树脂和溶剂的选用，可以制备防火性能优异的水性超薄型防火涂料或溶剂型超薄型防火涂料。

6.本发明制备的复合钢结构防火涂料具有涂刷简便、防火性能优异、发烟量少、发泡强度大等优点，一般涂刷3～5遍，涂层厚度在0.3-1.8mm可控范围内，耐火极限可达30-240min。 

本发明的复合钢结构防火涂料，适用于各种钢结构的钢结构、建筑物、隧道、石化、电力等行业的防火和隔热领域。防火涂料的性能可根据GB14907-2002测定。

  

具体实施方式

实施例1-6为有机无机纳米杂化树脂的制备，实施例7-12为复合钢结构防火涂料的制备。 

实施例1：

有机无机纳米杂化树脂配方1 

                 组成                              用量(克) 

                 磷酸                              2 

                 柠檬酸                            4 

                 3-缩水甘油醚甲丙氧基三甲氧基硅烷  19 

                 丙基三甲氧基硅烷                  36 

                 乙醇                              9 

                 异丙醇                            8 

                 水                                21 

                 硅酸乙酯                          4 

    在装有搅拌器、温度计、冷凝器、滴液漏斗的反应器中，加入19克3-缩水甘油醚甲丙氧基三甲氧基硅烷、36克丙基三甲氧基硅烷、4克硅酸乙酯、9克乙醇，控制温度 15-38℃，1000rpm搅拌9分钟，将8克异丙醇、21克水、2克磷酸、4克柠檬酸，混合均匀后置于滴液漏斗中，在200-400rpm转速下，15-38℃在2-3小时滴加完，在45-75℃ 继续搅拌24小时，即可得到。 

实施例2：

有机无机纳米杂化树脂配方2 

                 组成                           用量(克) 

                 草酸                           3

                 苯基环氧基二乙氧基硅烷         21 

                 正十六烷基三乙氧基硅烷         33 

                 醋酸丁酯                       38 

                 水                             4 

                 二(乙酰丙酮)钛酸二异丙酯       0.75 

                 乙酰丙酮铝                     0.75 

制备方法同实施例1。 

实施例3：

    有机无机纳米杂化树脂配方3 

                 组成                            用量(克) 

                 醋酸                            1 

                 植酸                            8 

                 硅甲氧基封端聚二甲基硅氧烷      19 

                 γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷   16 

                 甲基三甲氧基硅烷                9 

                 甲基戊基酮                      18 

                 丙酮                            19 

                 水                             6 

                 硅酸丙酯                        3 

                 正丙氧基锆酸酯                  2.5 

制备方法同实施例1。 

实施例4：

有机无机纳米杂化树脂配方4 

                 组成                                  用量(克) 

                 苹果酸                                4 

                 盐酸                                  2 

                 琥珀酸                                2 

                 二甲基二乙氧基硅烷                    12 

                 甲基乙基二甲氧基硅烷                  12 

                 N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷    13 

                 乙烯基丙基二甲氧基硅烷                13 

                 丙二醇单丁醚                          6 

                 乙醇                                  6 

                 水                                    36 

                 硅酸乙酯                              9 

制备方法同实施例1。

实施例5：

有机无机纳米杂化树脂配方5 

                 组成                       用量(克) 

                 硝酸                       2 

                 硅乙氧基封端聚醚           8 

                 二苯基二甲氧基硅烷         19 

                 烯丙基三乙氧基硅烷         6 

                 二甲苯                     57 

                 水                         5 

                 三异丙氧铝                 6 

                 乙基硼酸酯                 2 

制备方法同实施例1。 

实施例6：

有机无机纳米杂化树脂配方6 

                 组成                                用量(克) 

                 琥珀酸                              3 

                 酒石酸                             4 

                 单宁酸                              5 

                 乙基苯基二乙氧基硅烷                13 

                 3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷    9 

                 辛基甲基二甲氧基硅烷                6 

                 聚丙二醇-1000                       12  

                 乙醇                                11 

                 水                                  42 

                 钛酸四异丙酯                        0.5 

                 硅酸甲酯                            4.9 

制备方法同实施例1。 

    实施例7：

复合钢结构防火涂料配方7 

                 组分                      用量(克)

                 有机无机纳米杂化树脂      8 

                 丙烯酸树脂                22 

                 氨基树脂                  6 

                 400#溶剂汽油              12 

                 醋酸丁酯                  4 

                 聚磷酸胺                  22 

                 季戊四醇                  13 

                 三聚氰胺                  7 

                 空心玻璃微珠              9 

                 陶瓷粉                    6 

                 高锰酸铁                    1 

在分散釜中，首先添加55-80％树脂和溶剂，按配比加入陶瓷填料、发泡剂、成炭剂、催化剂、高锰酸铁和无机颜填料，在1000-3000rpm转速分散50-90分钟，并研磨 90~160分钟，使分散细度达到8-158μm后过滤，加入助剂、剩余树脂和溶剂，在 1000-3000rpm转速分散15-35分钟，分散均匀后加入有机无机纳米杂化树脂，在 1000-3000rpm转速分散20-35分钟后进行包装。 

实施例8

复合钢结构防火涂料配方8 

                 组分                         用量(克)

                 有机无机纳米杂化树脂         16 

                 有机硅改性环氧树脂           11 

                 醇酸改性聚酯树脂             26 

                 醋酸丁酯                     6 

                 二甲苯                       9 

                 多聚磷酸铵            6 

                 双季戊四醇            11 

                 三聚氰胺              17 

                 聚脲                  3 

                 硅灰粉                3 

                 玻璃粉                4 

                 高锰酸铁             3 

                 助剂                  0.5 

制备工艺同实施例7。 

实施例9：

复合钢结构防火涂料配方9 

                组分                   用量(克)

                有机无机纳米杂化树脂   11 

                有机硅树脂             15 

                 醛酮树脂               11 

                200#溶剂汽油           11

                二甲苯                 5 

                磷酸三甲苯酯           11 

                磷酸胍                 6 

                聚酰胺                 14 

                三季戊四醇             13 

                钛白粉                 8 

                陶瓷粉                 3 

                高锰酸铁             4 

在分散釜中，首先添加55-80％树脂和溶剂，按配比加入陶瓷填料、发泡剂、成炭剂、催化剂、高锰酸铁和无机颜填料，在1000-3000rpm转速分散50-90分钟，并研磨90~160分钟，使分散细度达到8-158μm后过滤，加入助剂、剩余树脂和溶剂，在 1000-3000rpm转速分散15-35分钟，分散均匀后包装，得到防火涂料M。有机无机纳米荣亿材艏为防火涂料N。施工时先涂刷一层涂料N，再进行涂刷涂料M，然后再涂刷涂料N。一般不少于3遍，不超过6遍。 

实施例10：

复合钢结构防火涂料配方10 

                 组分                    用量(克) 

                 有机无机纳米杂化树脂      30 

                 聚酯树脂                  11 

                 氨基树脂                  7 

                 环己酮                    5 

                 醋酸丁酯                  6 

                 焦磷酸三聚氰胺            8 

                 季戊四醇                  11 

                 淀粉                      3 

                 三聚氰胺                  4.5 

                 尿素                      7.5

                 硅酸硼                    6 

                 高锰酸铁                  2.5 

                 玻璃纤维                  2 

                苯甲酰二茂铁              4.5 

                高岭土                    4.5 

                助剂                      0.3 

制备工艺同实施例9。 

实施例11：

复合钢结构防火涂料配方11 

                 组分                      用量(克)

                 有机无机纳米杂化树脂      6 

                 水性氨基树脂              21 

                 水性硅丙树脂              27 

                 水                    3

                 磷酸氢二胺            35 

                 三季戊四醇            10.5 

                 甘氨酸                10.5 

                 尿素                  10.5 

                 硅灰石                2.5 

                 玻璃微珠              2.5 

                 陶瓷粉                2.5 

制备工艺同实施例7。 

实施例12：

复合钢结构防火涂料配方12 

                组分                   用量(克)

                 有机无机纳米杂化树脂   16 

                 水性聚酯树脂           16 

                 水性环氧-有机硅树脂    2.5 

                 水性氨基树脂           8 

                 水                     11 

                 聚磷酸三聚氰胺         16 

                 双季戊四醇             11 

                 三聚氰胺               15 

                 铝硅酸钾               5.5 

                 硼硅酸铝               3.5 

                 氟硼酸钾               1.5 

                 高锰酸铁               2.5 

                 助剂                     0.5 

制备工艺同实施例9。 

本发明制备的复合钢结构防火涂料的主要性能如下： 

性能项目

实施例7

实施例8

实施例9

实施例10

实施例11

实施例12

干燥时间(h)

1.5

2.5

1.5

1.5

3.5

3.5

初期干燥抗裂性(MPa)

无裂纹

无裂纹

无裂纹

无裂纹

无裂纹

无裂纹

粘结强度

＞0.21

＞0.21

＞0.21

＞0.21

＞0.21

＞0.21

耐水性(h)

＞25

＞25

＞25

＞25

＞25

＞25

耐湿热性(h)

＞550

＞550

＞550

＞550

＞550

＞550

耐冻融稳定性 (次)

＞16

＞16

＞16

＞16

＞16

＞16

耐酸性(h)

＞350

＞350

＞350

＞350

＞350

＞350

耐碱性(h)

＞350

＞350

＞350

＞350

＞350

＞350

耐火性能

涂层厚度(mm)

0.29

1.7

0.9

1.3

1.8

耐火性能

耐燃时间(min)

65

135

85

155

150

Claims (10)

1.一种复合钢结构防火涂料，其特征在于，该防火涂料由如下质量百分含量的原料制成：

        有机无机纳米杂化树脂        8～35 

        有机树脂                              18～48 

        陶瓷填料                              6～20 

        溶剂A                                 8～18 

        发泡剂                                15～30

        成炭剂                                8～25 

        催化剂                                6～20 

        高锰酸铁                               1～3 

        无机颜填料                            1～10 

        助剂                                  0.1～0.5 

其固含量35-85wt％，不含卤素化合物；其厚度0.3-1.8mm，耐火极限达30-240分钟；其中，有机树脂是指丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、醛酮树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚酯改性丙烯酸树脂、环氧改性有机硅树脂或者醇酸改性聚酯树脂；溶剂A为水、醇、醇醚、脂肪烃、脂环烃、芳香烃、酯或酮；催化剂为多聚磷酸盐，有机无机纳米杂化树脂是将硅烷氧基化合物、酸性催化剂、水、溶剂B、添加剂进行水解缩合反应制得。

2.一种权利要求1所述的复合钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

首先加入有机树脂和溶剂A，按配比将陶瓷填料、发泡剂、成炭剂、催化剂、非必需的高锰酸铁、非必需的无机颜填料在1000-3000rpm转速分散40-90分钟，并研磨到8-156μm细度，通过过滤，加入有机无机纳米杂化树脂和非必需的助剂分散均匀即可；其中，有机无机纳米杂化树脂是将硅烷氧基化合物、酸性催化剂、水、溶剂B、助剂进行水解缩合反应制得；有机树脂是指丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、醛酮树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚酯改性丙烯酸树脂、环氧改性有机硅树脂或者醇酸改性聚酯树脂；溶剂A为水、醇、醇醚、脂肪烃、脂环烃、芳香烃、酯或酮；催化剂为多聚磷酸盐。 

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所选用的有机树脂分子量为5000-200,0000细度为8-156μm。 

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于选用的陶瓷填料熔融温度在600～1180℃，主要原料为硼硅酸盐、钠硅酸盐、钾硅酸盐、铝硅酸盐或者瓷釉。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于采用的催化剂为聚合度大于1100的多聚磷酸盐。 

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于成炭剂为季戊四醇。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于发泡剂选择三聚氰胺、双氰胺、聚酰胺、密胺、聚脲、胍、甘氨酸或者尿素，选用其中的一种至三种。 

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于有机无机纳米杂化树脂按照如下重量份的配比：                           

        硅烷氧基化合物                      20～75 

        酸性催化剂                             1～10 

        水                                         3～55 

        溶剂B                                   20～75 

        助剂                                       3～5

        添加剂                                   1～10 

     有机无机纳米杂化树脂的制备方法如下：在0-80℃的温度下，在100-1500rpm转速下搅拌5-35分钟共混硅烷氧基化合物、添加剂和部分溶剂B，在0.5-54小时内滴加酸性催化剂、水与剩余溶剂B的均匀混合物，连续搅拌8-16小时即可；其中，硅烷氧基化合物为链端或侧链含硅氧烷基的烷氧基硅烷单体或硅烷氧基聚合物；添加剂为钛酸酯类化合物、铝酸酯类化合物、硅酸酯类化合物、硼酸酯类化合物或者锆酸酯类化合物；溶剂 B为醇、醇醚、酯、酮、脂肪烃、脂环烃、芳香烃或者四氢呋喃，助剂为乳化剂或芳香族油。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所选用的硅烷氧基化合物为环氧基硅烷氧基化合物、烷基硅烷氧基化合物、烯基硅烷氧基化合物、芳香基硅烷氧基化合物、氨基硅烷氧基化合物、巯基硅烷氧基化合物、丙烯酰氧基的两种或两种以上。 

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于溶剂B分子量为32-2500。