CN104277634A - 一种抗开裂膨胀型钢结构防火涂料 - Google Patents

一种抗开裂膨胀型钢结构防火涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液40-60份、改性聚磷酸铵30-60份、双季戊四醇15-30份、可膨胀石墨10-18份、硫酸镁晶须15-30份、钼酸铵3-8份、粉煤灰漂珠5-10份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1-1.7份、羧甲基纤维素1-1.6份、丙二醇1-2份、消泡剂1-1.6份、分散剂0.5-1.2份、水50-80份。本发明所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其耐火性好、强度高、抗开裂性强。

Description

一种抗开裂膨胀型钢结构防火涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种抗开裂膨胀型钢结构防火涂料。
背景技术
随着经济和建筑业的发展，钢结构以其结构灵活、施工方便、强度高、美观性强等特点成为目前主要的建筑形式。但是其最大的缺陷是耐火性差，当钢表面温度达到600℃时，即将丧失作为承载材料的强度及刚度，极具有危害性，因此，必须对钢结构采取防火措施。
防火涂料具有质量轻、耐火时间长、施工方便等优点，使其成为钢结构最简单且行之有效的防火手段。钢结构防火涂料分为膨胀型和非膨胀型，钢结构防火涂料涂层薄、装饰性强、防火效果好。膨胀型钢结构防火涂料一般由基料、膨胀体系、填料和助剂(固化剂、分散剂、消泡剂等)构成。在遇高温时，各组分间发生协同作用，在钢结构表面形成一层炭质保护层，阻止热量传递和隔绝空气。
目前，现存的防火涂料，其耐火性和机械性能不能满足社会的要求，需要进行改进。
发明内容
本发明提出了一种抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其耐火性好、强度高、抗开裂性强。
本发明提出了一种抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液40-60份、改性聚磷酸铵30-60份、双季戊四醇15-30份、可膨胀石墨10-18份、硫酸镁晶须15-30份、钼酸铵3-8份、粉煤灰漂珠5-10份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1-1.7份、羧甲基纤维素1-1.6份、丙二醇1-2份、消泡剂1-1.6份、分散剂0.5-1.2份、水50-80份；
所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入60-80份聚磷酸铵，搅拌升温至225-235℃，保温搅拌70-110min，加入3-8份三聚氰胺，密闭搅拌3-4h，加入30-50份甲醇水溶液和20-70份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为85-100℃，密闭搅拌反应1-1.5h，抽滤后洗涤干燥得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为10-15wt％。
优选地，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液55-58份、改性聚磷酸铵40-55份、双季戊四醇20-26份、可膨胀石墨13-16份、硫酸镁晶须22-26份、钼酸铵3.9-7.8份、粉煤灰漂珠7-9份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1.2-1.5份、羧甲基纤维素1.2-1.4份、丙二醇1.2-1.7份、消泡剂1.2-1.46份、分散剂0.8-1.1份、水60-73份。
优选地，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液57份、改性聚磷酸铵43份、双季戊四醇25份、可膨胀石墨14份、硫酸镁晶须24份、钼酸铵7.5份、粉煤灰漂珠7.8份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1.35份、羧甲基纤维素1.26份、丙二醇1.54份、消泡剂1.33份、分散剂0.87份、水72份。
优选地，所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入66-78份聚磷酸铵，搅拌升温至228-233℃，保温搅拌88-105min，加入3.9-6.8份三聚氰胺，密闭搅拌3.2-3.7h，加入34-45份甲醇水溶液和50-60份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为92-97℃，密闭搅拌反应1.1-1.35h，抽滤后洗涤干燥得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为11-13wt％。
优选地，所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入75份聚磷酸铵，搅拌升温至232℃，保温搅拌103min，加入6.5份三聚氰胺，密闭搅拌3.5h，加入43份甲醇水溶液和59份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为95℃，密闭搅拌反应1.26h，抽滤后洗涤干燥得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为12wt％。
本发明中，选用了环氧改性丙烯酸酯乳液作为成膜物质，其具有成炭性好、刚性好、粘接力强等特点，提高了涂层对钢板的粘接力和涂层的耐候性，且使得膨胀炭层形成小而致密且分布均匀的泡孔，进而提高防火涂层的耐火性能；
所述改性聚磷酸铵中，在聚磷酸铵的表面覆盖了一层树脂，使改性聚磷酸铵与乳液的相容性好，在乳液中几乎没有团聚现象，粒度比较均一，表面的树脂在遇火燃烧时可分解形成炭层覆盖在改性聚磷酸的表面，起到隔热隔氧的作用，并且可以阻止分解产生的可燃气体向气相的扩散以及热从火焰向基体的传递，从而使涂料自熄，与双季戊四醇复配后形成了膨胀型阻燃体系，通过调节两者的含量，使其处于最优的含量比，使燃烧形成的炭层孔大小合适，炭层的机械性能增强，不易剥落，且因孔隙大小合适，炭层的绝缘性能比较好，改善了涂料的耐火性、热稳定性以及抗开裂性；
可膨胀石墨在受到高温时，吸附在层与层之间的化合物分解逸出，使其体积可膨胀至十倍甚至上百倍，起到隔绝热源，延迟或中断火焰蔓延的作用，同时，其膨胀伴随吸热反应，提高炭质层膨胀高度的同时可吸收部分热量，降低基材周围温度，降低隔热层的导热系数，另外其主要成分是碳，为膨胀炭层提供了碳源；硫酸镁晶须具有增强、增刚、阻燃、有效降低烟密度和增强膨胀炭层的作用，能够弥补因受热膨胀过度而窜出甚至飞离膨胀炭层的缺陷，提高炭层的稳定性和耐火极限，可膨胀石墨、硫酸镁晶须与改性聚磷酸铵复配后具有明显的协效阻燃效果，使形成的膨胀炭层更为致密、坚硬，提高了涂料的防火效果；
粉煤灰漂珠具有中空、密度小、质量轻、外表光滑、金属光泽、抗酸抗碱性好、耐高温、导热系数小等显著特点，添加到防火涂料中，利用其中的氧化铝和二氧化硅以及漂珠中空结构中含有的氮气和二氧化碳等阻燃气体，达到阻燃的目的；加入了钼酸铵并调节了钼酸铵的量，钼酸铵达到一定温度时，能释放出氨气和水等不燃性气体，生成氧化钼，氧化钼显著提高了防火涂料残炭量，与改性聚磷酸铵、可膨胀石墨、硫酸镁晶须配合，能催化阻燃体系间的酯化反应，并能与含磷物质生成磷酸氧钼，产生了协同效果使防火涂料隔热性能增强，阻燃效果有很大的提高。
本发明中，以环氧改性丙烯酸酯乳液为成膜物，以改性聚磷酸铵、双季戊四醇为阻燃体系，以可膨胀石墨、硫酸镁晶须为协效阻燃剂，并配合钼酸铵、粉煤灰漂珠以及其他助剂，通过优化各原料的含量，得到的抗开裂膨胀型钢结构防火涂料耐火性好、强度高、抗开裂性强。
本发明实施例中水性超薄型钢结构防火涂料性能检测结果和GB14907-2002技术指标如下表所示：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
在具体实施例中，本发明所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其原料中，环氧改性丙烯酸酯乳液的重量份数可以为40.3、41、41.7、42、42.6、43、43.7、44、44.6、45、45.8、46、46.8、47、48、49、50、50.5、51、51.7、52、52.7、53、53.8、55.7、56、56.7、57.9、58.9、59、59.3份，改性聚磷酸铵的重量份数可以为30.4、31、31.5、32、32.6、33、33.7、34、34.7、35、35.6、36、37、38、38.4、39、39.8、42、44、45.6、47、47.5、48、48.4、49、49.3、50、52、53、54.6、56.7、57、58、58.9、59、59.3份，双季戊四醇的重量份数可以为15.3、16、16.4、17、17.6、18、18.9、19、19.5、20.5、21、21.4、22、22.5、23、23.5、24、24.6、25.9、27、27.4、28、28.5、29、29.3份，可膨胀石墨的重量份数可以为10.5、11、11.4、12、12.6、13.5、14.6、15、15.7、16.5、17、17.3份，硫酸镁晶须的重量份数可以为15.6、16、16.8、17、17.3、18、18.5、19、19.4、20、21、23.5、24.6、25、25.9、27、28、28.9、29、29.3份，钼酸铵的重量份数可以为3.6、4、4.2、4.8、5、5.3、6、6.4、7、7.2份，粉煤灰漂珠的重量份数可以为5.2、5.9、6、6.4、7.3、8、8.4、9.5份，羧酸型甜菜碱两性表面活性剂的重量份数可以为1.1、1.4、1.46、1.55、1.6、1.63份，羧甲基纤维素的重量份数可以为1.1、1.23、1.3、1.35、1.46、1.5、1.53份，丙二醇的重量份数可以为1.1、1.23、1.3、1.35、1.46、1.5、1.56、1.6、1.63、1.7、1.75、1.8、1.82、1.9、1.93份，消泡剂的重量份数可以为1.1、1.23、1.4、1.5、1.53、1.56份，分散剂的重量份数可以为0.53、0.6、0.64、0.7、0.85、0.9、0.94、0.99、1.0、1.05、1.24份，水的重量份数可以为53、5.6、56.5、58、59.3、60.7、61、62.3、63、63.9、65、65.8、66、66.9、67、69、70、70.5、71、73.6、74、74.6、75、75.8、76、76.9、77、77.8、78、79、79.3份。
实施例1
本发明所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液40份、改性聚磷酸铵60份、双季戊四醇15份、可膨胀石墨18份、硫酸镁晶须15份、钼酸铵8份、粉煤灰漂珠5份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1.7份、羧甲基纤维素1份、丙二醇2份、消泡剂1份、分散剂1.2份、水50份；
所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入80份聚磷酸铵，搅拌升温至225℃，保温搅拌110min，加入8份三聚氰胺，密闭搅拌3h，加入50份甲醇水溶液和20份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为85℃，密闭搅拌反应1.5h，抽滤后将滤饼用蒸馏水洗涤，然后在55℃干燥50min得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为10wt％。
实施例2
本发明所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液60份、改性聚磷酸铵30份、双季戊四醇30份、可膨胀石墨10份、硫酸镁晶须30份、钼酸铵3份、粉煤灰漂珠10份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1份、羧甲基纤维素1.6份、丙二醇1份、消泡剂1.6份、分散剂0.5份、水80份；
所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入60份聚磷酸铵，搅拌升温至235℃，保温搅拌70min，加入3份三聚氰胺，密闭搅拌4h，加入30份甲醇水溶液和70份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为100℃，密闭搅拌反应1h，抽滤后将滤饼用蒸馏水洗涤，然后在65℃下干燥60min得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为15wt％。
实施例3
本发明所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液50份、改性聚磷酸铵35.6份、双季戊四醇22.5份、可膨胀石墨14.6份、硫酸镁晶须17.3份、钼酸铵7.2份、粉煤灰漂珠8.4份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1.53份、羧甲基纤维素1.46份、丙二醇1.7份、消泡剂1.5份、分散剂0.94份、水71份；
所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入65份聚磷酸铵，搅拌升温至232℃，保温搅拌89min，加入5.8份三聚氰胺，密闭搅拌3.6h，加入43份甲醇水溶液和67份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为94℃，密闭搅拌反应1.23h，抽滤后将滤饼用蒸馏水洗涤，然后在60℃下干燥55min得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为12wt％。
实施例4
本发明所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液57份、改性聚磷酸铵43份、双季戊四醇25份、可膨胀石墨14份、硫酸镁晶须24份、钼酸铵7.5份、粉煤灰漂珠7.8份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1.35份、羧甲基纤维素1.26份、丙二醇1.54份、消泡剂1.33份、分散剂0.87份、水72份；
所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入75份聚磷酸铵，搅拌升温至232℃，保温搅拌103min，加入6.5份三聚氰胺，密闭搅拌3.5h，加入43份甲醇水溶液和59份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为95℃，密闭搅拌反应1.26h，抽滤后将滤饼用蒸馏水洗涤，然后在63℃下干燥63min得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为12wt％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液40-60份、改性聚磷酸铵30-60份、双季戊四醇15-30份、可膨胀石墨10-18份、硫酸镁晶须15-30份、钼酸铵3-8份、粉煤灰漂珠5-10份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1-1.7份、羧甲基纤维素1-1.6份、丙二醇1-2份、消泡剂1-1.6份、分散剂0.5-1.2份、水50-80份；
所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入60-80份聚磷酸铵，搅拌升温至225-235℃，保温搅拌70-110min，加入3-8份三聚氰胺，密闭搅拌3-4h，加入30-50份甲醇水溶液和20-70份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为85-100℃，密闭搅拌反应1-1.5h，抽滤后洗涤干燥得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量分数为10-15wt％。
2.根据权利要求1所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液55-58份、改性聚磷酸铵40-55份、双季戊四醇20-26份、可膨胀石墨13-16份、硫酸镁晶须22-26份、钼酸铵3.9-7.8份、粉煤灰漂珠7-9份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1.2-1.5份、羧甲基纤维素1.2-1.4份、丙二醇1.2-1.7份、消泡剂1.2-1.46份、分散剂0.8-1.1份、水60-73份。
3.根据权利要求1或2所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧改性丙烯酸酯乳液57份、改性聚磷酸铵43份、双季戊四醇25份、可膨胀石墨14份、硫酸镁晶须24份、钼酸铵7.5份、粉煤灰漂珠7.8份、羧酸型甜菜碱两性表面活性剂1.35份、羧甲基纤维素1.26份、丙二醇1.54份、消泡剂1.33份、分散剂0.87份、水72份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入66-78份聚磷酸铵，搅拌升温至228-233℃，保温搅拌88-105min，加入3.9-6.8份三聚氰胺，密闭搅拌3.2-3.7h，加入34-45份甲醇水溶液和50-60份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为92-97℃，密闭搅拌反应1.1-1.35h，抽滤后洗涤干燥得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为11-13wt％。
5.根据权利要求4所述抗开裂膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述改性聚磷酸铵按照以下工艺进行制备：按重量份在反应器中加入75份聚磷酸铵，搅拌升温至232℃，保温搅拌103min，加入6.5份三聚氰胺，密闭搅拌3.5h，加入43份甲醇水溶液和59份38wt％的福尔马林溶液，调节温度为95℃，密闭搅拌反应1.26h，抽滤后洗涤干燥得到所述改性聚磷酸铵；其中，甲醇水溶液中甲醇的质量份数为12wt％。
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