CN104962153A

CN104962153A - 超薄耐候型钢结构防火涂料及其制备方法

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Publication number: CN104962153A
Application number: CN201510422702.3A
Authority: CN
Inventors: 林文友
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明提供一种超薄耐候型钢结构防火涂料及其制备方法。本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料包含组分及重量比如下：基料12～20％、膨胀阻燃体系40～50％、颜填料10～18％、溶剂12～20％、及助剂2～5％；所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：脱水催化剂42～52％、成炭剂25～45％、及发泡剂10～25％。本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料涂层厚度薄，防火性能优异，可同时起到装饰、防火、耐候的作用。本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，工艺流程简单，成本较底，且效率高。

Description

超薄耐候型钢结构防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种超薄耐候型钢结构防火涂料及其制备方法。

背景技术

钢材是一种优秀的建筑材料，它具有抗震，抗弯等特性。在实际应用中，钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要，还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲，拉伸的缺陷，因此钢材受到了建筑行业的青睐，被广泛应用于单层建筑、多层建筑、摩天大楼、厂房、库房、候车室、候机厅等场合。但是，钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点、抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。因此，在钢结构建筑中一般会使用防火涂料。

防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。防火涂料的作用原理主要包括以下几种：

(1)防火涂料本身具有难燃或不燃性，可隔绝被保护的可燃性基材，使其不直接与空气、火焰接触，延缓基材着火燃烧。

(2)防火涂料遇火受热分解放出不燃性的惰性气体，冲淡被保护基材受热分解放出的易燃气体和空气中的氧气，抑制燃烧。

(3)含氮、磷的防火涂料受热分解放出一些活性自由基团，与有机自由基结合，能中断燃烧发生的链式反应，抑制燃烧。

(4)膨胀防火涂料遇火膨胀发泡，形成较厚的蜂窝状炭质泡沫隔热层，封闭被保护基材，能有效阻止热量和氧气向钢材传递。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超薄耐候型钢结构防火涂料，涂层厚度薄，防火性能优异，可同时起到装饰、防火、耐候的作用。

本发明的目的还在于提供一种超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，工艺流程简单，施工操作方便，成本较底，且效率高。

为实现上述目的，本发明提供一种超薄耐候型钢结构防火涂料，包含组分及重量比如下：基料12～20％、膨胀阻燃体系40～50％、颜填料10～18％、溶剂12～20％、及助剂2～5％；所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：脱水催化剂42～52％、成炭剂25～45％、及发泡剂10～25％。

所述基料为改性丙烯酸树脂，所述脱水催化剂为聚磷酸铵、或磷酸氢铵。

所述成炭剂为淀粉、季戊四醇、双季戊四醇、或含羟基的树脂。

所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、或氨基树脂。

所述颜填料为钛白粉、氧化锌、铁黄、或铁红。

所述溶剂为200号芳烃溶剂；所述助剂为分散剂、防沉剂、增强剂、及附着力促进剂中的一种或几种的组合。

本发明还提供一种超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、以预计制备的超薄耐候型钢结构防火涂料的总重量为基准，按照如下比例称取各原料组分：基料12～20wt％、膨胀阻燃体系40～50wt％、颜填料10～18wt％、溶剂12～20wt％、及助剂2～5wt％；

所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：脱水催化剂42～52％、成炭剂25～45％、及发泡剂10～25％；

步骤2、将步骤1称好的基料、膨胀阻燃体系、颜填料、溶剂、及助剂分别按照50～100wt％的比例投入到容器中，用分散机在800～1200rpm转速下分散15～30min；

步骤3、利用砂磨机对步骤1得到的混合物进行研磨；

步骤4、将剩余的基料、膨胀阻燃体系、颜填料、溶剂、及助剂投入到经步骤3研磨过的混合物中，搅拌均匀，得到超薄耐候型钢结构防火涂料；

步骤5、对所述超薄耐候型钢结构防火涂料进行检验，检测合格后，进行过滤包装。

所述步骤5的检验项目包括：涂料在容器中的状态、干燥时间、初期干燥抗裂性、粘接强度、及耐火性能；

所述检验项目所对应的技术指标分别为：涂料在容器中经搅拌后呈均匀细腻状态，无结块；干燥时间≤8小时；初期干燥无裂纹；粘接强度≥0.2；涂层厚度2.0±0.2mm，耐火时间不小于2小时。

所述步骤3将步骤2得到的混合物研磨至细度小于50μm。

所述基料为改性丙烯酸树脂；所述脱水催化剂为聚磷酸铵、或磷酸氢铵；所述成炭剂为淀粉、季戊四醇、双季戊四醇、或含羟基的树脂；所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、或氨基树脂；所述颜填料为钛白粉、氧化锌、铁黄、或铁红；所述溶剂为200号芳烃溶剂；所述助剂为分散剂、防沉剂、增强剂、及附着力促进剂中的一种或几种的组合。

本发明的有益效果：本发明提供的一种超薄耐候型钢结构防火涂料，在被保护基材上涂覆的厚度一般不超过3毫米，涂覆于钢结构建筑等物体表面后，可同时起到装饰、防火、耐候的作用，其防火性能好，在遇到火情时，涂料受火膨胀发泡，形成致密的防火隔热层，延缓了钢材的温升，提高了钢构件的耐火极限。本发明提供的一种超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，工艺流程简单，施工操作方便，成本较底，且效率高，可制得涂层厚度薄，防火性能优异，可同时起到装饰、防火、耐候的作用的超薄耐候型钢结构防火涂料。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1为本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法的流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

本发明首先提供一种超薄耐候型钢结构防火涂料，其属于膨胀型防火涂料，包括组分及重量比如下：基料12～20％、膨胀阻燃体系40～50％、颜填料10～18％、溶剂12～20％、及助剂2～5％；所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：脱水催化剂42～52％、成炭剂25～45％、及发泡剂10～25％。

基料是涂料中的主要成膜物质，基料的性质对形成涂层的物理化学性质起到决定性的作用。因此，要求基料能与整个涂料体系协同，且对钢材有防腐蚀性能。烯酸树脂是常用的基料之一，它能使涂层具有良好的耐候性及防火强度，优选的，本发明采用的基料为改性丙烯酸树脂。

脱水催化剂的主要作用是促进和改变涂层的热分解进程，如促进涂层内含羟基的有机物脱水炭化形成不易燃的三维空间结构的炭质层，减少热分解可燃性产物的量等。所述脱水催化剂可以是聚磷酸铵、或磷酸氢铵等，其中高聚合度聚磷酸铵能使涂层具有良好的耐水性。

成炭剂是形成三维空间结构的泡沫炭化层的物质基础，其有效性取决于其碳含量和羟基的数目以及成炭剂的分解温度。因此，成炭剂为含高碳的多羟基化合物。具体地，所述成炭剂可以是淀粉、季戊四醇、双季戊四醇、或含羟基的树脂等。优选的，所述成炭剂为季戊四醇。

膨胀型防火涂料只有借助发泡剂，才能在高温下能放出不燃性的气体使成膜物膨胀起来，并形成蜂窝状泡沫结构。具体地，所述发泡剂可以是三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、或氨基树脂等。优选的，所述发泡剂为聚磷酸铵、或三聚氰胺。

对膨胀型防火涂料来说，适当的少量颜填料可使泡沫层更致密，强度更好，从而提高其防火性能。具体地，所述颜填料可以是钛白粉、氧化锌、铁黄、或铁红。优选的，所述颜填料为钛白粉，进一步的，所述钛白粉优选为金红石型钛白粉。

考虑到施工及生产的安全性，溶剂、及助剂应尽量选择污染、毒性低并具有一定挥发速度的混合溶剂，具体的，本发明采用的溶剂为200号芳烃溶剂。防火涂料的助剂种类较多，如为了提高膨胀炭质层的强度和耐火极限，往往要加入增强剂，具体的，本发明采用的助剂为分散剂、防沉剂、增强剂、及附着力促进剂中的一种或几种的组合。

本发明的超薄型钢结构防火涂料属于溶剂型，具有优越的黏结强度、耐候耐水性、流平性、装饰性等特点。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的具体实施例1：

一种超薄耐候型钢结构防火涂料，其包括组分及重量比如下：改性丙烯酸树脂12％、膨胀阻燃体系50％、金红石型钛白粉18％、200号芳烃溶剂15％、及助剂5％。

具体的，所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：聚磷酸铵42％、季戊四醇45％、及三聚氰胺13％；所述助剂为分散剂与防沉剂的组合。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的具体实施例2：

一种超薄耐候型钢结构防火涂料，其包括组分及重量比如下：改性丙烯酸树脂20％、膨胀阻燃体系40％、氧化锌18％、200号芳烃溶剂20％、及助剂2％。

具体的，所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：聚磷酸铵52％、季戊四醇38％、及双氰胺10％；所述助剂为增强剂。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的具体实施例3：

一种超薄耐候型钢结构防火涂料，其包括组分及重量比如下：改性丙烯酸树脂20％、膨胀阻燃体系50％、铁黄10％、200号芳烃溶剂16％、及助剂4％。

具体的，所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：磷酸氢铵30％、淀粉45％、及氯化石蜡25％；所述助剂为附着力促进剂。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的具体实施例4：

一种超薄耐候型钢结构防火涂料，其包括组分及重量比如下：改性丙烯酸树脂20％、膨胀阻燃体系50％、铁红15％、200号芳烃溶剂12％、及助剂3％。

具体的，所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：磷酸氢铵50％、双季戊四醇25％、及氨基树脂25％；所述助剂为增强剂与附着力促进剂的组合。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料，属于膨胀型防火涂料，使用时在被保护基材上涂覆的厚度一般不超过3毫米，具体可采用喷涂、刷涂或滚涂等施工方式。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料可广泛使用于工业厂房、体育场馆、候机楼、高层建筑等装饰要求很高的钢结构的防火保护，也适用于船舶、地下工程、电厂、机房等要求很高的设施内的木材、纤维板、塑料、电缆等易燃基材的防火保护。

具体的，本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料一般使用在要求耐火极限在2小时以内的建筑钢结构上，如可对一类建筑物中的梁楼板与屋顶承重构件，二类建筑中的柱、梁、楼板、各种轻钢梁、网架等进行有效防火保护。防火机理主要是涂料受火时膨胀发泡，形成致密的防火隔热层，该防火层延缓了钢材的温升，提高了钢构件的耐火极限。

请参阅图1，本发明还提供一种超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、以预计制备的超薄耐候型钢结构防火涂料的总重量为基准，按照如下比例称取各原料组分：基料12～20wt％、膨胀阻燃体系40～50wt％、颜填料10～18wt％、溶剂12～20wt％、及助剂2～5wt％。

具体地，所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：脱水催化剂42～52％、成炭剂25～45％、及发泡剂10～25％。

具体地，所述基料为改性丙烯酸树脂；所述脱水催化剂为聚磷酸铵、或磷酸氢铵；所述成炭剂为淀粉、季戊四醇、双季戊四醇、或含羟基的树脂；所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、或氨基树脂；所述颜填料为钛白粉、氧化锌、铁黄、或铁红；所述溶剂为200号芳烃溶剂；所述助剂为分散剂、防沉剂、增强剂、及附着力促进剂中的一种或几种的组合。

步骤2、将步骤1称好的基料、膨胀阻燃体系、颜填料、溶剂、及助剂分别按照50～100wt％的比例投入到容器中，用分散机在800～1200rpm转速下分散15～30min。

步骤3、利用砂磨机对步骤2得到的混合物进行研磨。

具体地，所述步骤3将步骤2得到的溶液研磨至细度小于50μm。

步骤4、将剩余的基料、膨胀阻燃体系、颜填料、溶剂、及助剂投入到经步骤3研磨过的混合物中，搅拌均匀，得到超薄耐候型钢结构防火涂料。

具体的，所述检验项目包括：涂料在容器中的状态、干燥时间、初期干燥抗裂性、粘接强度、及耐火性能。

相应的，所述检验项目所对应的技术指标分别为：涂料在容器中经搅拌后呈均匀细腻状态，无结块；干燥时间≤8小时；初期干燥无裂纹；粘接强度≥0.2；涂层厚度2.0±0.2mm，耐火时间不小于2小时。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法的具体实施例1：

步骤1、以预计制备的超薄耐候型钢结构防火涂料的总重量为基准，按照如下比例称取各原料组分：改性丙烯酸树脂12wt％、膨胀阻燃体系50wt％、钛白粉18wt％、200号芳烃溶剂15wt％、及助剂5wt％。

步骤2、将称好的改性丙烯酸树脂、膨胀阻燃体系、钛白粉、200号芳烃溶剂、及助剂均按照50wt％的比例投入到容器中，用分散机在800rpm转速下分散30min。

步骤3、利用砂磨机对步骤2得到的混合物进行研磨，研磨至细度小于50μm。

步骤4、将剩余的改性丙烯酸树脂、膨胀阻燃体系、钛白粉、200号芳烃溶剂、及助剂投入到经步骤3研磨过的混合物中，搅拌均匀，得到超薄耐候型钢结构防火涂料。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法的具体实施例2：

步骤1、以预计制备的超薄耐候型钢结构防火涂料的总重量为基准，按照如下比例称取各原料组分：改性丙烯酸树脂20wt％、膨胀阻燃体系40wt％、氧化锌18wt％、200号芳烃溶剂20wt％、及助剂2wt％。

步骤2、将称好的改性丙烯酸树脂、膨胀阻燃体系、氧化锌、200号芳烃溶剂、及助剂均按照80wt％的比例投入到容器中，用分散机在1200rpm转速下分散15min。

步骤4、将剩余的改性丙烯酸树脂、膨胀阻燃体系、氧化锌、200号芳烃溶剂、及助剂投入到经步骤3研磨过的混合物中，搅拌均匀，得到超薄耐候型钢结构防火涂料。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法的具体实施例3：

步骤1、以预计制备的超薄耐候型钢结构防火涂料的总重量为基准，按照如下比例称取各原料组分：改性丙烯酸树脂20wt％、膨胀阻燃体系50wt％、铁黄10wt％、200号芳烃溶剂16wt％、及助剂4wt％。

步骤2、将称好的改性丙烯酸树脂、膨胀阻燃体系、及铁黄按照70wt％的比例，将称好的200号芳烃溶剂、及助剂按照90wt％的比例投入到容器中，用分散机在1000rpm转速下分散20min。

步骤4、将剩余的改性丙烯酸树脂、膨胀阻燃体系、铁黄、200号芳烃溶剂、及助剂投入到经步骤3研磨过的混合物中，搅拌均匀，得到超薄耐候型钢结构防火涂料。

本发明的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法的具体实施例4：

步骤1、以预计制备的超薄耐候型钢结构防火涂料的总重量为基准，按照如下比例称取各原料组分：改性丙烯酸树脂20wt％、膨胀阻燃体系50wt％、铁红15wt％、200号芳烃溶剂12wt％、及助剂3wt％。

步骤2、将称好的改性丙烯酸树脂、膨胀阻燃体系、铁红、200号芳烃溶剂、及助剂全部投入到容器中，用分散机在1000rpm转速下分散30min。

步骤3、利用砂磨机对步骤2得到的混合物进行研磨，研磨至细度小于50μm，得到超薄耐候型钢结构防火涂料。

步骤4、对所述超薄耐候型钢结构防火涂料进行检验，检测合格后，进行过滤包装。

上述超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，工艺流程简单，施工操作方便，成本较底，且效率高，可制得涂层厚度薄，防火性能优异，可同时起到装饰、防火、耐候的作用的超薄耐候型钢结构防火涂料。

综上所述，本发明提供的一种超薄耐候型钢结构防火涂料，在被保护基材上涂覆的厚度一般不超过3毫米，涂覆于钢结构建筑等物体表面后，可同时起到装饰、防火、耐候的作用，其防火性能好，在遇到火情时，涂料受火膨胀发泡，形成致密的防火隔热层，延缓了钢材的温升，提高了钢构件的耐火极限。本发明提供的一种超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，工艺流程简单，施工操作方便，成本较底，且效率高，可制得涂层厚度薄，防火性能优异，可同时起到装饰、防火、耐候的作用的超薄耐候型钢结构防火涂料。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种超薄耐候型钢结构防火涂料，其特征在于，包含组分及重量比如下：基料12～20％、膨胀阻燃体系40～50％、颜填料10～18％、溶剂12～20％、及助剂2～5％；所述膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：脱水催化剂42～52％、成炭剂25～45％、及发泡剂10～25％。

2.如权利要求1所述的超薄耐候型钢结构防火涂料，其特征在于，所述基料为改性丙烯酸树脂，所述脱水催化剂为聚磷酸铵、或磷酸氢铵。

3.如权利要求1所述的超薄耐候型钢结构防火涂料，其特征在于，所述成炭剂为淀粉、季戊四醇、双季戊四醇、或含羟基的树脂。

4.如权利要求1所述的超薄耐候型钢结构防火涂料，其特征在于，所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、或氨基树脂。

5.如权利要求1所述的超薄耐候型钢结构防火涂料，其特征在于，所述颜填料为钛白粉、氧化锌、铁黄、或铁红。

6.如权利要求1所述的超薄耐候型钢结构防火涂料，其特征在于，所述溶剂为200号芳烃溶剂；所述助剂为分散剂、防沉剂、增强剂、及附着力促进剂中的一种或几种的组合。

7.一种超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤3、利用砂磨机对步骤2得到的混合物进行研磨；

8.如权利要求7所述的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤5的检验项目包括：涂料在容器中的状态、干燥时间、初期干燥抗裂性、粘接强度、及耐火性能；

9.如权利要求7所述的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3将步骤2得到的混合物研磨至细度小于50μm。

10.如权利要求7所述的超薄耐候型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述基料为改性丙烯酸树脂；所述脱水催化剂为聚磷酸铵、或磷酸氢铵；所述成炭剂为淀粉、季戊四醇、双季戊四醇、或含羟基的树脂；所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵、氯化石蜡、磷酸铵盐、或氨基树脂；所述颜填料为钛白粉、氧化锌、铁黄、或铁红；所述溶剂为200号芳烃溶剂；所述助剂为分散剂、防沉剂、增强剂、及附着力促进剂中的一种或几种的组合。