CN103450775A - 耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶(5.5～6)质量比混合而成。本发明有机化合物排放含量低，是一种水性环保型防火涂料；可承受烃类火的快速升温；具有优良的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性、耐水性，以及良好的电绝缘性和机械强度；可广泛应用于室外钢结构防护。
Description
技术领域
本发明涉及到金属表面涂料技术领域，具体的涉及到耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料。
背景技术
随着我国经济的快速发展，能源需求量越来越大，石油开采、石化企业对钢结构防火安全性能要求越来越高。海上石油平台及石化企业的环境特点：一是自然环境恶劣，高温、潮湿、高盐分，风吹日晒，昼夜温差大；二是原料及产品均是易燃易爆的烃类化学品，烃类火具有火焰传播和升温速度极快的特点，火场温度可迅速升至1000℃以上，一旦发生火灾，破坏力巨大。钢材作为建筑材料在防火方面存在难以避免的缺陷，如屈服点、抗拉伸及弹性模量等均会因为温度的升高而急剧下降，从而失去承载能力，极易引起建筑物的垮塌。因此，采用防火涂料对钢结构进行保护，对延缓火灾的传播速度和钢结构的坍塌起到重要的作用，为人员安全撤离和火灾救援赢得宝贵时间。
目前，我国生产的超薄型防火涂料，因为产品配方的限制，存在着以下缺点：
(1)产品的耐候性、耐水性一般不能达到GB1907室外型防火涂层的要求，只能用于室内，不能用于室外；
(2)在发生烃类火灾时，这些防火涂料的成膜物质不能承受急剧升高的温度而很快被烧毁，而不能起到防烃类火灾的作用；
(3)防腐、防锈、耐酸碱等性能差。
发明内容
本发明的目的是为了提供具有耐烃类火、耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性、耐水性，以及良好的电绝缘性和机械强度的适用于室外的超薄型防火涂料。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是，耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶(5.5～6)质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 95.5～96.5％
丙二醇甲醚 3.5～4.5％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
本发明的原理是，在基本配方中，环氧树脂黏结力强、附着力好、耐水性和防腐性能佳；石墨具有鳞片结构，在涂层中呈平行重叠排列，形成“迷宫”效应而具有屏蔽性；纳米TiO2的小尺寸效应、表面效应及形成的互穿网络结构，使涂层致密，增强了涂层的抗水防腐蚀能力。复合铁钛粉是由多种不同形态的磷酸盐与硅基、钛基、铁基氧化物及氧化钇等纳米粉体复合而成的，其自身有一定的防锈能力。磷酸盐中的磷酸根可与钢铁表面的铁原子反应，生成不溶于水的磷酸铁络合盐，并牢固地附着在钢铁表面，起到钝化缓蚀作用，并隔绝了水、氧、氯离子等，起到化学防锈作用。复合铁钛粉既是一种超细防锈颜料，又是防火涂料中的阻燃剂。在涂层受火时，磷酸盐分解出磷酸根，成为阻燃剂和脱水催化剂，并有消烟作用。
在基本配方中各因素不变的条件下，采用5因素4水平L16(45)正交试验设计，以耐火时间为考核指标，通过极差分析筛选出聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡42号的最佳配比，结果如下：按极差大小排列为：聚磷酸铵＞三聚氰胺＞季戊四醇＞氯化石蜡42号，即各因素对耐火时间的影响聚磷酸铵最大、氯化石蜡42号最小；按质量百分比计选择耐火时间最长的最佳组合为：聚磷酸铵35％、三聚氰胺8％、季戊四醇5％、氯化石蜡42号为4％。
当膨胀石墨用量达到3％时，涂层的防火性能最佳，这是因为膨胀石墨在180℃左右时受热膨胀，“鳞片”状炭体体积增大数百倍，变成“蠕虫”状炭体。此物理过程是吸热过程，而且由于“蠕虫”状炭体的密度较小，且生成的膨胀物具有较好的稳定性，覆盖在基材表面使发泡层保持有效的骨架成分，从而在发泡层中起到吸收热量、增强纤维的作用，并且发泡层均匀受热，达到长期稳定的隔热目的。当膨胀石墨用量达到3％时，对膨胀防火体系基本完成了协同增效作用。大大提高了涂层的发泡率，发泡层厚度可达到原涂层厚度的50～60倍，从而提高了耐火极限。
本发明的有益效果是：
(1)有机化合物排放含量低，是一种水性环保型防火涂料，代表了多功能防火涂料的发展方向；
(2)具有可承受烃类火快速升温的特点，当涂层厚度为(2±0.12)mm时，耐火时间达到105min；
(3)具有优良的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱性、耐水性，以及良好的电绝缘性和机械强度；
(4)适用于石化工业等室外建筑中有烃类溶剂火灾危险的设施防护。
具体实施方式
耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶(5.5～6)质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 95.5～96.5％
丙二醇甲醚 3.5～4.5％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
所述的配方中A、B两组分按1∶5.7质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 96％
丙二醇甲醚 4％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
实施例1
耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶5.5质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 96.5％
丙二醇甲醚 3.5％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
实施例2
耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶5.7质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 96％
丙二醇甲醚 4％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
实施例3
耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶5.6质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 95.8％
丙二醇甲醚 4.2％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
实施例4
耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶5.8质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 96.2％
丙二醇甲醚 3.8％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
实施例5
耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶6.0质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 95.9％
丙二醇甲醚 4.1％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
本发明经检测，主要性能如下：
按GB14907-2002《钢结构防火涂料》进行检验，研制的水性耐烃类超薄型钢结构防火涂料的性能指标见下表：
| 检验项目 | 技术指标 | 检验结果 |
| 在容器中的状态 | 经搅拌呈均匀细腻状态，无结块 | 符合 |
| 干燥时间(表干)/h | ≤8 | 1.5 |
| 初期干燥抗裂性 | 不出现裂纹 | 符合 |
| 黏结强度/MPa | ≥0.2 | 0.8 |
| 耐水性/h | ≥24，涂层无异常 | 符合 |
| 耐冻融循环性/次 | ≥15，涂层无异常 | 符合 |
| 附着力/级 | ≤3 | 2 |
| 耐曝热性/h | ≥720，涂层无异常 | 符合 |
| 耐湿热性/h | ≥504，涂层无异常 | 符合 |
| 耐酸性/h | ≥360，涂层无异常 | 符合 |
| 耐碱性/h | ≥360，涂层无异常 | 符合 |
| 耐盐雾性/次 | ≥30，涂层无明显变化 | 符合 |
| 耐火性，(2±0.12)mm | 60min | 105min |
Claims (6)
1.耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：配方包括A组分和B组分，其中A组分包括液体环氧树脂OER-95、丙二醇甲醚，B组分包括水性胺固化剂751、去离子水、丙二醇甲醚、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡、纳米TiO2浆料、膨胀石墨、复合铁钛粉、分散剂、润湿剂和消泡剂；A、B两组分按1∶(5.5～6.0)质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 95.5～96.5％
丙二醇甲醚 3.5～4.5％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
2.根据权利要求1所述的耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述的配方中A、B两组分按1∶5.7质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 96％
丙二醇甲醚 4％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
3.根据权利要求1所述的耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述的配方中A、B两组分按1∶5.5质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 96.5％
丙二醇甲醚 3.5％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
4.根据权利要求1所述的耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述的配方中A、B两组分按1∶5.6质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 95.8％
丙二醇甲醚 4.2％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
5.根据权利要求1所述的耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述的配方中A、B两组分按1∶5.8质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 96.2％
丙二醇甲醚 3.8％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
6.根据权利要求1所述的耐烃类室外超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述的配方中A、B两组分按1∶6.0质量比混合而成；
A组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
液体环氧树脂OER-95 95.9％
丙二醇甲醚 4.1％
B组分中按质量百分比计各成分含量构成如下：
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