CN103045047B - 一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料 - Google Patents
一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103045047B CN103045047B CN201210563908.4A CN201210563908A CN103045047B CN 103045047 B CN103045047 B CN 103045047B CN 201210563908 A CN201210563908 A CN 201210563908A CN 103045047 B CN103045047 B CN 103045047B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- whisker
- black lead
- expansible black
- aqueous
- steel structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 claims abstract description 9
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 9
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 44
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 11
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 11
- -1 acrylic ester Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 10
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 claims description 9
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 7
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 7
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 claims description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 6
- NFMWFGXCDDYTEG-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;diborate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] NFMWFGXCDDYTEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N Cyanamide Chemical compound NC#N XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 5
- CENHPXAQKISCGD-UHFFFAOYSA-N trioxathietane 4,4-dioxide Chemical compound O=S1(=O)OOO1 CENHPXAQKISCGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- TXBCBTDQIULDIA-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol Chemical group OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO TXBCBTDQIULDIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 4
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000004079 fireproofing Methods 0.000 claims description 4
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N methylcyclohexane Chemical compound CC1CCCCC1 UAEPNZWRGJTJPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229940059574 pentaerithrityl Drugs 0.000 claims description 4
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 3
- ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N melamine cyanurate Chemical group NC1=NC(N)=NC(N)=N1.O=C1NC(=O)NC(=O)N1 ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OP(O)(O)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 XFZRQAZGUOTJCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims description 3
- CFEKOKRYQRODRZ-UHFFFAOYSA-N 2-cyclohexylethane-1,1-diamine Chemical compound NC(N)CC1CCCCC1 CFEKOKRYQRODRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 claims description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SYECJBOWSGTPLU-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1-diamine Chemical compound CCCCCC(N)N SYECJBOWSGTPLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GYNNXHKOJHMOHS-UHFFFAOYSA-N methyl-cycloheptane Natural products CC1CCCCCC1 GYNNXHKOJHMOHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 claims 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 abstract description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 8
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 5
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 2
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical class OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 206010000269 abscess Diseases 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CBTVGIZVANVGBH-UHFFFAOYSA-N aminomethyl propanol Chemical compound CC(C)(N)CO CBTVGIZVANVGBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010349 cathodic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012757 flame retardant agent Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- KQNPFQTWMSNSAP-UHFFFAOYSA-N isobutyric acid Chemical compound CC(C)C(O)=O KQNPFQTWMSNSAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012745 toughening agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
一种钢结构建筑用涂料及其制备方法，所述的涂料的组成与配比为（相对质量分数）：成膜物质26～32，脱水成炭催化剂15～23，成炭剂8～15，发泡剂6～12，颜填料2～5，复合磷酸锌2～5，改性可膨胀石墨1.5～5.5，晶须1.6～5.5，成膜助剂0.9～1.2，水性固化剂4.2～9.1，本发明利用可膨胀石墨和晶须体系，可膨胀石墨可大大提高水性防火涂料的膨胀倍率、晶须加强炭层的强度，减少石墨鳞片脱落，协效提高防火性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性防火涂料，尤其是涉及一种基于可膨胀石墨和晶须协效作用的适合于多雨潮湿环境的水性超薄膨胀型钢结构建筑的防火涂料及其制备方法。
背景技术
经济和社会的迅速发展推动了建筑用材的不断升级和换代，钢结构具有施工快、节能环保、较高抗震等级等优点，这些独特的优越性使得钢结构广泛应用在建筑工程领域，特别是高层、轻型钢结构、大跨度空间结构等，在国际及我国城市化进程中已逐步替代传统的钢筋混凝土，成为主要的建筑形式。根据我国建筑设计防火规范（GB50016-2006）要求，必须对建筑的钢构件表面进行防火保护。
近年来，国内外关于超薄膨胀型钢结构防火涂料的报道很多，也有不少学者对石墨作为助发泡剂的应用也有研究。王国建，许乾慰等【中国专利，CN1394923，水性薄型膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法】采用丙烯酸乳液为主要成膜物质，加入可膨胀石墨作为助发泡剂来提高防火性能，可膨胀石墨提高了涂层的发泡率，发泡层可达原涂层的30～50倍，涂层厚度为3mm时，耐火极限为75min。可膨胀石墨可以提高涂料的防火性能和耐候性能，与阻燃剂协同效果良好，且具有发烟少的优点。张爱黎等【张爱黎等，超薄钢结构水性防火涂料的研制及耐火性能[J]，材料保护，2010，43（10）】利用环氧改性丙烯酸乳液和苯丙乳液为成膜物质，环氧提高涂膜的粘结能力，以钛白粉和可膨胀石墨为无机阻燃剂，涂层厚度为2.2mm时，耐火极限为90min。何晓明等【中国专利，CN101851457A，一种水性无卤无苯钢结构超薄膨胀型防火涂料及其制备方法】以环氧乳液为成膜物质，高聚合度聚磷酸铵、双季戊四醇和三聚氰胺为复合防火助剂，可膨胀石墨为辅助膨胀剂，膨胀倍率可达到20倍，涂层厚度为2mm时，耐火极限为90min。赵乘寿、张思清等【中国专利，CN101984007A，一种室温固化膨胀型防火涂料及其制备方法】以环氧树脂为成膜物质，石墨和珍珠岩为阻燃剂，得到的防火涂料与基材粘结性能好，产烟少。袁雪祥【中国专利，CN101955710A，水性纳米超薄型钢结构防火涂料及制备方法】研制的以丙烯酸酯乳液为成膜物质，添加纳米阻燃剂材料，当涂层厚度为2mm，耐火极限达120min。
现有专利、文献报道的水性钢结构防火涂料普遍存在以下问题：
1）加入可膨胀石墨作为发泡增强剂，其负面效果就是炭层强度下降，容易剥落，石墨的鳞片会有所掉落，这使得防火性能有所下降。
2）很少文献提到对其进行改性，存在问题是未表面修饰的可膨胀石墨由于范德华力的作用而聚集成团，不均匀的分散，在水中容易发生沉降，限制了其防火的应用。
3）同时，很少涉及钢结构的防腐问题，比如南方天气潮湿，雨水多，使得钢铁结构腐蚀加快，这使得防火涂料必须得有一定的防腐功能。防火涂料检测报告所给出的耐火极限是涂料涂装1～2个月后的检验结果，而火灾发生可能是在防火涂料涂覆后的若干年。如果发生火灾时，防火涂料不具备防腐功能使得钢结构已因腐蚀老化或其它原因而使其失去应有的防火性能，那后果将不堪设想。
发明内容
本发明的目的是针对上述提出的问题和不足进行改进，提出一种防火性能更优并具备防腐功能的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料。
本发明以水性环氧乳液、硅丙、丙烯酸酯复配乳液为主要成膜物质，加入高聚合度聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇组成的防火助剂体系，通过添加可膨胀石墨和晶须体系，提高炭层强度，改善石墨鳞片脱落。通过对可膨胀石墨进行亲水改性，提高其在乳液中的分散性及其与基料的结合力。通过添加防锈颜填料复合磷酸锌赋予涂层良好的防腐蚀性能。改性可膨胀石墨和晶须体系在涂层中的协效作用，使涂层具有更好的防火和防腐性能。
本发明所述的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的具体配方设计如表1：
表1水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的组份与质量份数
| 组分 | 所占比例（质量份数） |
| 成膜物质 | 26～32 |
| 脱水成炭催化剂 | 15～23 |
| 成炭剂 | 8～15 |
| 发泡剂 | 6～12 |
| 颜填料 | 2～5 |
| 复合磷酸锌 | 2～5 |
| 改性可膨胀石墨 | 1.5～5.5 |
| 晶须 | 1.6～5.5 |
| 成膜助剂 | 0.9～1.2 |
| 其他助剂 | 0～3.5 |
| 水性固化剂 | 4.2～9.1 |
| 水 | 18～22 |
上述成膜物质为水性环氧乳液、硅丙乳液和丙烯酸酯乳液按质量分数为2～2.5∶1.5～2∶0.5～1复配的混合乳液，其中乳液固含量最好在40%以上。
上述水性环氧乳液为双酚A型环氧乳液或双酚F型环氧乳液，环氧值为0.1～0.51之间。
上述水性固化剂为聚醚二胺、二胺甲基环己烷、己二胺或二氨甲基环己基甲烷中的任意一种。
上述脱水成炭催化剂为高聚合度聚磷酸铵（n＞800）∶磷酸三聚氰胺（质量份数）为2∶1～3∶1。
上述成炭剂为双季戊四醇∶季戊四醇（质量份数）为1∶3～1∶4。
上述的发泡剂为三聚氰胺氰尿酸∶三聚氰胺（质量份数）为1∶2～1∶3。
上述的颜填料为钛白粉（金红石型）和高岭土，钛白粉∶高岭土（质量份数）为=1∶1。
上述改性可膨胀石墨为聚乙二醇单甲醚改性的可膨胀石墨（可膨胀石墨目数为80～200目，膨胀温度为150～250°C），其制备方法如下：
将定量的聚乙二醇单甲醚、无水乙醇、蒸馏水反应釜搅拌，加热至80～90°C，待聚乙二醇单甲醚溶解后，加入定量的可膨胀石墨，机械搅拌分散3h，过滤后在60°C下干燥12h即得改性的可膨胀石墨。
上述晶须为水合碱式硫酸镁晶须∶硼酸镁晶须=3∶1～4∶1。
上述的成膜助剂为醇酯-12，其化学成分：2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。成膜助剂用量0.9～1.2；
上述的其它助剂，包括消泡剂为0～1.0；分散剂为0～1.0；增稠剂为0～1.0；多功能助剂为0～0.5。
上述的消泡剂可选F111或A10（海川化工公司）、分散剂可选聚丙烯酸钠盐SN-Dispersant-5040（天津宝兴公司）、增稠剂可选聚氨酯型DSX3116或DSX3800（海川化工公司）、多功能助剂（AMP-95），消泡剂优选为0.5～1.0；分散剂为0.5～1.0；增稠剂为0.5～1.0；多功能助剂为0.1～0.5。
所述的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其步骤如下：
1)按组分配比将防火助剂（脱水成炭催化剂、成炭剂和发泡剂）、颜填料、水合碱式硫酸镁晶须、硼酸镁晶须和改性可膨胀石墨加入到适量水中，用高速分散机分散30min；然后转入三辊研磨机中（或球磨机或砂磨机）进行充分研磨，使均匀分散；
2)将助剂加入适量水中搅拌，待充分溶解后加入到步骤1）得到的混合液中，继续搅拌15～30min，即得浆料；
3)配制环氧乳液与水性固化剂的混合乳液，环氧乳液：胺固化剂（质量份数）为1:0.3～0.65。
4）按组分配比将硅丙乳液、丙烯酸酯乳液和步骤3）得到的环氧混合乳液添加到步骤2）得到的浆料中，慢速搅拌，缓慢滴加成膜助剂，待充分溶解、混合均匀，加入增稠剂，搅拌调节粘度为95～105KU，即得涂料成品。
本发明具有以下优点：
1)可膨胀石墨作为一种助发泡剂，可以大大提高水性防火涂料的膨胀倍率，同时可膨胀石墨膨胀呈蠕虫状穿插于膨胀炭质层中，形成均匀的密集的泡沫结构，提高涂层的耐火性能；添加晶须可以提高炭层的强度，改善石墨鳞片脱落，温度比氢氧化铝高，并能抑烟、防滴落，进而提高防火性能。因此，使用可膨胀石墨和晶须体系，通过二者的协效作用，既可提高膨胀倍率，又能提高炭层强度，从而进一步提高耐火极限。
2)基于表面修饰改性的可膨胀石墨的技术。可膨胀石墨容易聚集，其不均匀的分散会显著降低防火涂料的耐火性。聚乙二醇单甲醚链段具有良好水溶性，能减少链段之间的分子间作用力，有效地避免其团聚，本发明采用聚乙二醇单甲醚改性可膨胀石墨，使石墨之间间隙增大，提高其在溶剂中分散性，提高其与基料的结合力，从而改善石墨在体系中的稳定性。
3)采用环氧乳液和硅丙乳液复配，利用环氧乳液提高涂层跟底材的附着力，硅丙乳液可提高炭层的硬度和致密性。环氧乳液是一种性能良好的热固性成膜物质，具有成炭性好、刚性好、粘结力强等特点，通过固化剂固化交联成一定交联度的不溶不熔的立体网络结构，不但提高炭层的硬度，而且局部限制熔体流动，使得膨化炭层形成小而致密且分布均匀的泡孔，进一步提高防火性能。同时交联密度高的网状立体结构可以增强涂料的防腐蚀性，对钢板底材进行一定的防腐保护。
4)涂层的防腐功能。鳞片状的石墨在涂层中能屏蔽水、氧和离子等腐蚀因子透过，切断涂层中的毛细孔。互相平行交叠的鳞片在涂层中起迷宫效应，延长腐蚀介质渗入的途径，从而提高涂层的防腐蚀能力。同时，防锈填料复合磷酸锌离解产生的磷酸根可使金属表面钝化，引起阳极极化，而锌离子则在阴极反应生成难溶物引起阴极极化，可大大提高了涂膜的防锈能力。
5)同时具有良好的防火、防腐性能，能够满足GB14907-2002《钢结构防火涂料》的性能要求，是一种优良的防火、防腐涂料，特别适合多雨潮湿的环境下钢结构建筑的防火涂装保护。
附图说明
图1a防火涂料实验室模拟燃烧后膨胀发泡图片，b为局部扩大图，c为俯视图。
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：
步骤1：制备改性可膨胀石墨
在反应釜中加入50g聚乙二醇单甲醚、500ml无水乙醇、500ml去离子水，边搅拌边加热到80°C，待聚乙二醇单甲醚溶解后，加入200g可膨胀石墨，搅拌分散3h，过滤，在60°C下干燥12h，得到聚乙二醇单甲醚改性可膨胀石墨。
步骤2：将360g季戊四醇、90g双季戊四醇、600g高聚合度聚磷酸铵、200g磷酸三聚氰胺、125g三聚氰胺氰尿酸、275g三聚氰胺、50g钛白粉、50g高岭土、175g复合磷酸锌、120g碱式硫酸镁晶须、30g硼酸镁晶须和175g步骤1得到的改性可膨胀石墨，加入到850g去离子水中，高速分散约30min，然后转入三辊研磨机中（或球磨机或砂磨机）进行研磨，充分搅匀分散。
步骤3：将助剂（分散剂25g，消泡剂25g，多功能助剂15g）溶于150g去离子水，充分搅拌后加入步骤2的混合溶液中，继续搅拌约15～30min，使分散均匀。
步骤4：称取700g环氧乳液，210g水性固化剂混合均匀，得到环氧混合乳液。
步骤5：将硅丙乳液560g，丙烯酸酯乳液140g以及步骤4得到的环氧混合乳液混合，慢速搅拌，缓慢滴加成膜助剂50g，待充分溶解、混合均匀，逐步加入增稠剂，搅拌调节粘度为98KU，即得涂料成品。所得本发明的防火涂料的性能见表3。
实施例2：
请参阅表2的配方2，提高防火助剂用量，相对降低颜填料和复合磷酸锌用量，其制备方法同实施例1，所得防火涂料的性能见表3的实施例2。
实施例3：
请参阅表2的配方3，相对提高可膨胀石墨和晶须的用量，其制备方法同实施例1，所得防火涂料的性能见表3的实施例3。
实施例4：
请参阅表2的配方4，不添加晶须和复合磷酸锌，其制备方法同实施例1，所得防火涂料的性能见表3的实施例4。
实施例5：
请参阅表2的配方5，不用环氧乳液，仅用硅丙乳液和丙烯酸酯。同时，可膨胀石墨未进行改性，其余制备步骤与实施例1相同，所得防火涂料的性能见表3的实施例5。
表2水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的配方及比较例
表3水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的主要性能
注：表中耐酸性和耐盐水的指标参照JG/T224-2007《建筑用钢结构防腐涂料》，其余指标均参照GB-14907-2002《钢结构防火涂料》。
Claims (10)
1.一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述的涂料包括以下物质，且相对质量配比为：成膜物质26～32，脱水成炭催化剂15～23，成炭剂8～15，发泡剂6～12，颜填料2～5，复合磷酸锌2～5，改性可膨胀石墨1.5～5.5，晶须1.6～5.5，成膜助剂0.9～1.2，固化剂4.2～9.1，溶剂水18～22；
所述成膜物质为水性环氧乳液、硅丙乳液和丙烯酸酯乳液，水性环氧乳液、硅丙乳液和丙烯酸酯乳液的质量份数比为2～2.5∶1.5～2∶0.5～1；
所述晶须为水合碱式硫酸镁晶须∶硼酸镁晶须的质量份数比为＝3∶1～4∶1。
2.如权利要求1所述的一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述环氧乳液为双酚A型环氧乳液或双酚F型环氧乳液，环氧值为0.1～0.51之间。
3.如权利要求1或2所述的一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述固化剂为聚醚二胺、二胺甲基环己烷、己二胺或二氨甲基环己基甲烷中的任意一种。
4.如权利要求1或2所述的一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述脱水成炭催化剂为n＞800的高聚合度聚磷酸铵∶磷酸三聚氰胺的质量份数比为2∶1～3∶1。
5.如权利要求1或2所述的一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述成炭剂为双季戊四醇∶季戊四醇质量份数比为1∶3～1∶4。
6.如权利要求1或2所述的一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述的发泡剂为三聚氰胺氰尿酸∶三聚氰胺的质量份数比为1∶2～1∶3。
7.如权利要求1或2所述的一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述的颜填料为金红石型钛白粉和高岭土，钛白粉∶高岭土的质量份数比为1∶1。
8.如权利要求1或2所述的一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于所述改性可膨胀石墨为聚乙二醇单甲醚改性的可膨胀石墨。
9.如权利要求1或2所述的一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于还包括消泡剂为0～1.0；分散剂为0～1.0；增稠剂为0～1.0；多功能助剂为0～0.5。
10.一种水性超薄膨胀型钢结构建筑用涂料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1)各组份，且相对质量配比为：成膜物质26～32，脱水成炭催化剂15～23，成炭剂8～15，发泡剂6～12，颜填料2～5，复合磷酸锌2～5，改性可膨胀石墨1.5～5.5，晶须1.6～5.5，成膜助剂0.9～1.2，固化剂4.2～9.1，溶剂水18～22；
所述成膜物质为水性环氧乳液、硅丙乳液和丙烯酸酯乳液，水性环氧乳液、硅丙乳液和丙烯酸酯乳液的质量份数比为2～2.5∶1.5～2∶0.5～1；
所述晶须为水合碱式硫酸镁晶须∶硼酸镁晶须的质量份数比为＝3∶1～4∶1；
将防火助剂脱水成炭催化剂、成炭剂和发泡剂、颜填料、水合碱式硫酸镁晶须、硼酸镁晶须和改性可膨胀石墨分散到适量水中，用高速分散机分散30min；然后进行研磨，使均匀分散；
2)将消泡剂、分散剂、多功能助剂加入适量水中搅拌，待充分溶解后加入到步骤1)得到的混合液中，继续搅拌15～30min，即得浆料；
3)配制环氧乳液与胺固化剂的混合乳液，环氧乳液∶胺固化剂的质量份数比为1∶0.3～0.65；
4)按组分配比将硅丙乳液、丙烯酸酯乳液和步骤3)得到的环氧混合乳液添加到步骤2)得到的浆料中，慢速搅拌，缓慢滴加成膜助剂，待充分溶解、混合均匀，加入增稠剂，搅拌调节粘度为95～105KU，即得涂料成品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210563908.4A CN103045047B (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210563908.4A CN103045047B (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103045047A CN103045047A (zh) | 2013-04-17 |
| CN103045047B true CN103045047B (zh) | 2016-02-24 |
Family
ID=48057915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210563908.4A Expired - Fee Related CN103045047B (zh) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | 一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103045047B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3789462A1 (de) * | 2019-09-09 | 2021-03-10 | Hilti Aktiengesellschaft | Witterungsbeständige beschichtung |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103805008B (zh) * | 2013-10-21 | 2015-12-23 | 溧阳市浙大产学研服务中心有限公司 | 一种对钢结构进行防火涂装的工艺 |
| CN104231808A (zh) * | 2014-09-19 | 2014-12-24 | 江苏海晟涂料有限公司 | 一种用于钢材的快干耐高温底漆及其制备方法 |
| CN104449106A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-25 | 成都拜迪新材料有限公司 | 水性超薄型防火涂料及其制备方法 |
| CN104804594B (zh) * | 2015-05-15 | 2017-06-09 | 沈阳建筑大学 | 一种超薄型钢结构防火涂料及其制备方法 |
| CN105086764A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-11-25 | 无锡市嘉邦电力管道厂 | 膨胀型钢结构防火粉末涂料 |
| CN105566987A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-05-11 | 明光市飞洲新材料有限公司 | 一种水性涂料用纳米晶须防沉增稠剂及其制备方法 |
| CN105694620B (zh) * | 2016-04-03 | 2018-05-11 | 北京化工大学 | 一种高固含量水性超薄膨胀型防火涂料及其制备方法 |
| CN105968891A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-28 | 江苏金基特钢有限公司 | 防火防腐蚀合金钢涂料组合物 |
| EP3339385A1 (de) * | 2016-12-22 | 2018-06-27 | HILTI Aktiengesellschaft | Epoxidharzzusammensetzung auf wasserbasis zur beschichtung von anorganischen brandschutzelementen |
| CN110951363A (zh) * | 2018-09-26 | 2020-04-03 | 台山市都斛亚美化工有限公司 | 一种用于铝合金表面的阻燃涂料 |
| CN109385182A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-02-26 | 安庆市泽烨新材料技术推广服务有限公司 | 含钛酸钾晶须的钢结构防火涂料 |
| CN112358781B (zh) * | 2020-11-11 | 2022-03-01 | 北京斯坦塞建筑科技有限公司 | 一种弹性膨胀型涂料及其制备方法 |
| KR20230153024A (ko) * | 2022-04-28 | 2023-11-06 | 성균관대학교산학협력단 | 난연성 고분자 복합소재 및 이의 제조 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102002301A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-04-06 | 同济大学 | 水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料及其制备方法 |
| CN102134432A (zh) * | 2011-01-12 | 2011-07-27 | 同济大学 | 水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料及其制备方法 |
-
2012
- 2012-12-21 CN CN201210563908.4A patent/CN103045047B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102002301A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-04-06 | 同济大学 | 水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料及其制备方法 |
| CN102134432A (zh) * | 2011-01-12 | 2011-07-27 | 同济大学 | 水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 新材料在钢结构膨胀型防火涂料中的应用;时虎等;《涂料工业》;20071031;第37卷(第10期);第59-61,68页 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3789462A1 (de) * | 2019-09-09 | 2021-03-10 | Hilti Aktiengesellschaft | Witterungsbeständige beschichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103045047A (zh) | 2013-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103045047B (zh) | 一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料 | |
| CN104231857B (zh) | 一种复合环氧防腐涂料及其制备方法 | |
| CN102911566B (zh) | 一种水性高效膨胀型防火涂料 | |
| CN103436136B (zh) | 一种可室温固化的用于工程起重机外表面涂装的水性防腐底漆及其制备方法 | |
| CN102585637B (zh) | 一种水性环氧接枝丙烯酸酯混凝土防腐涂料及其制备方法 | |
| CN106752681A (zh) | 一种基于改性氧化石墨烯的水性膨胀型防火涂料及其制备方法 | |
| CN102690400B (zh) | 一种胶乳及其合成方法和水性金属防腐涂料及其合成方法 | |
| WO2014090105A1 (zh) | 水性膨胀型钢结构防火涂料及制备方法 | |
| CN107010890B (zh) | 一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料及其制备方法 | |
| CN102965019B (zh) | 阻燃型喷涂速凝橡胶沥青防水涂料 | |
| WO2015096562A1 (zh) | 一种水性膨胀型电缆用纳米防火涂料及其制备方法 | |
| CN104356884A (zh) | 一种用于电梯轨道的低温快干型水性底面合一防护漆及其制备方法 | |
| CN106221458A (zh) | 一种钢结构专用防腐水漆及其制备方法 | |
| CN102584164B (zh) | 一种水性涂料及其制备方法 | |
| CN109370346B (zh) | 一种多功能超薄型钢结构防火防腐水性涂料及施工方法 | |
| CN105331268A (zh) | 一种低碳水性涂料及其制备方法 | |
| CN102134432A (zh) | 水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料及其制备方法 | |
| CN102702874A (zh) | 一种防腐涂料 | |
| CN102002301A (zh) | 水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料及其制备方法 | |
| CN105219225A (zh) | 一种纳米凹凸棒石复合水性环氧防腐涂料及其制备方法 | |
| CN104140732A (zh) | 一种高盐雾高耐候的水性涂料及其制备方法 | |
| CN102604503B (zh) | 一种近海钢结构建筑用涂料及其制备方法 | |
| CN105111886A (zh) | 一种水性环氧多功能钢结构涂料及其制备方法 | |
| CN105176172A (zh) | 水性防腐涂料及其制备方法 | |
| CN102702899A (zh) | 一种水性改性纯丙烯酸防腐涂料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160224 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |