CN105462302A - 一种超薄型钢结构防火涂料及其使用方法 - Google Patents

一种超薄型钢结构防火涂料及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超薄型钢结构防火涂料及其使用方法，所述涂料主要由A、B两种组份组成，所述A组分包括水玻璃、碳酸氢钙、介孔空心球状二氧化钛、纳米氮化硼、纳米氮化硅、纳米二氧化锆、铁，所述B组分包括亚氨基丁醚化氨基树脂、季戊四醇、介孔空心球状二氧化钛、纳米碳化硅、纳米氮化硅、三聚磷酸钠、颜料、表面活性剂。其使用方法为先将B组分涂覆在钢结构表面形成耐火颜料层，再将B组分涂覆在耐火颜料层表面形成耐火保护层。与现有技术相比，本发明具有涂层薄、色泽可调、防火效果好的优点。

Description

一种超薄型钢结构防火涂料及其使用方法
技术领域
本发明涉及防火涂料，尤其是一种超薄型钢结构防火涂料及其使用方法。
背景技术
钢结构防火涂料是防火涂料产品的一种，由于用于主要用于钢结构防火保护而得名。目前常见的钢结构防火涂料主要有厚型、薄型、超薄型三种分类，其中超薄型钢结构防火涂料具有较好的防火性能和装饰性能，是防火涂料发展的方向。
现有的超薄型钢结构防火涂料一般为成膜物质与防火助剂混合研磨而成。其中，防火助剂主要由聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇以及无机填料组成，成膜物质主要包括水性聚合物乳液（如苯丙乳液、纯丙乳液、乙丙乳液、氯偏乳液等）、水溶性聚合物树脂（如氨基树脂、水溶性酚醛树脂等）和溶剂型聚合物树脂（如氯化橡胶、聚丙烯酸树脂、环氧树脂、高氯化聚乙烯树脂等）。由于上述成膜物质不能承受快速升高的温度，导致整个防火涂料的耐火能力差，采用大板燃烧法测得现有的超薄型钢结构防火涂料的耐火时间一般不超过50min，且现有的超薄型钢结构防火涂料，颜色单一，难于调色，不能满足人们日益增加的色彩要求。可见，要解决这些问题，还需要研制出更好的超薄型钢结构防火涂料。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的问题，提供一种耐火时间更长、装饰性更好的超薄型钢结构防火涂料及其使用方法。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种超薄型钢结构防火涂料，主要由A、B两种组份组成，所述A组分包括水玻璃、碳酸氢钙、介孔空心球状二氧化钛、纳米氮化硼、纳米氮化硅、纳米二氧化锆、铁粉，所述B组分包括亚氨基丁醚化氨基树脂、季戊四醇、介孔空心球状二氧化钛、纳米碳化硅、纳米氮化硅、三聚磷酸钠、颜料、表面活性剂。
作为本发明改进的技术方案，所述颜料主要包括酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝、炭黑。
作为本发明改进的技术方案，所述介孔空心球状二氧化钛的孔径为2～50nm，直径为1.5～2.5μm。
作为本发明改进的技术方案，所述纳米氮化硼、纳米氮化硅、纳米二氧化锆、纳米碳化硅的粒径为20～40nm。
作为本发明改进的技术方案，所述A组分主要由水玻璃46～65份、碳酸氢钙18～25份、介孔空心球状二氧化钛5～15份、纳米氮化硼2～6份、纳米氮化硅2～6份、纳米二氧化锆2～6份、铁粉0～2份组成。
优选地，所述A组分主要由水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份组成。
作为本发明改进的技术方案，所述B组分主要由亚氨基丁醚化氨基树脂30～48份、季戊四醇12～25份、三聚磷酸钠8～15份、介孔空心球状二氧化钛6～10份、纳米碳化硅2～4份、纳米氮化硅2～4份、颜料0～30份、表面活性剂2～8份组成。
优选地，所述B组分主要由亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份组成。
所述超薄型钢结构防火涂料的使用方法为（1）在前述的B组分中加入水，配制成30～50wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，晾干；（2）在前述的A组分中加入水，配制成30～50wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，晾干。
作为本发明改进的技术方案，所述超薄型钢结构防火涂料的使用方法为（1）在前述B组分中加入水，配制成30～50wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，晾干，形成厚度为0.3～0.8mm的耐火颜料层；（2）在前述A组分中加入水，配制成30～50wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，晾干，形成厚度为0.5～1.5mm的耐火保护层。
本发明的作用机理为：在耐火颜料层中，采用红、绿、蓝作为基色，通过调整酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝的配比可以得到丰富多彩的颜色，在此配方中再加入炭黑，可以进一步调整红、绿、蓝三色形成的颜色的色温，使其配制出的色彩变得更沉稳；三聚磷酸钠解离出三聚磷酸根离子，其可以与钢结构中的铁发生络合，形成一层致密的钝化物保护膜，防止钢结构生锈腐蚀；以介孔空心球状二氧化钛、纳米碳化硅、纳米氮化硅以及季戊四醇作为防火助剂，使其耐火性能更高，薄膜的致密度更好，其中介孔空心球状二氧化钛不但具有耐高温性能，还能吸附耐火颜料层在高温条件下产生的部分二氧化碳，有效防止耐火颜料层因膨胀过速而刺破其表面的耐火保护层。
在耐火保护层中，采用水玻璃作为成膜物质，其本身即具有良好的耐火性能，在水玻璃中加入碳酸氢钙，其在高温条件下将分解出二氧化碳，产生明显的“发泡”现象，泡体和涂层可以形成屏障来隔绝热源与钢结构接触，有效起到防火性能；此外，介孔空心球状二氧化钛可以吸收部分高温条件下产生的二氧化碳，防止耐火保护层因膨胀过速而损坏。采用纳米级的氮化硼、氮化硅和二氧化锆耐高温陶瓷材料，可以使本涂料更易溶于水，能够形成更致密、更薄、防火助剂分散性更好的涂层，铁粉有助于上述耐高温陶瓷材料向耐更高温的晶相转变，形成耐更高温的陶瓷材料。由于耐火保护层的厚度较薄，因而不会遮挡耐火颜料层的颜色。
与现有的超薄型钢结构涂料相比，本发明的钢结构涂料可以调配出不同的色彩，能满足不同的用户需求；此外，本发明制得的超薄型钢结构涂料，其耐火时间更长，对钢结构的保护性能更好。
具体实施方式
现结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂30份、季戊四醇12份、三聚磷酸钠8份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米碳化硅4份、纳米氮化硅4份、颜料30份、表面活性剂8份混合均匀，然后在其中加入水，配制成50wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.8mm。
（2）取水玻璃46份、碳酸氢钙25份、介孔空心球状二氧化钛15份、纳米氮化硼6份、纳米氮化硅2份、纳米二氧化锆6份混合均匀，然后在其中加入水，配制成50wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为1.5mm。
制得的涂层总厚度为2.3mm，发泡层厚度为57mm，耐火极限为90min。
实施例2
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.8mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为1.5mm。
制得的涂层总厚度为2.3mm，发泡层厚度为54mm，耐火极限为93min。
实施例3
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂48份、季戊四醇25份、三聚磷酸钠15份、介孔空心球状二氧化钛6份、纳米碳化硅2份、纳米氮化硅2份、表面活性剂2份混合均匀，然后在其中加入水，配制成30wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层。耐火颜料层的厚度为0.8mm。
（2）取水玻璃65份、碳酸氢钙18份、介孔空心球状二氧化钛5份、纳米氮化硼2份、纳米氮化硅6份、纳米二氧化锆2份、铁粉2份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为1.5mm。
制得的涂层总厚度为2.3mm，发泡层厚度为54mm，耐火极限为64min。
实施例4
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.3mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为0.5mm。
制得的涂层总厚度为0.8mm，发泡层厚度为18mm，耐火极限为72min。
实施例6
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.3mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为1mm。
制得的涂层总厚度为1.3mm，发泡层厚度为29mm，耐火极限为80min。
实施例7
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.3mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为1.5mm。
制得的涂层总厚度为1.3mm，发泡层厚度为45mm，耐火极限为82min。
实施例8
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.6mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为0.5mm。
制得的涂层总厚度为1.1mm，发泡层厚度为21mm，耐火极限为73min。
实施例9
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.6mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为1mm。
制得的涂层总厚度为1.6mm，发泡层厚度为41mm，耐火极限为92min。
实施例10
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.6mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为1.5mm。
制得的涂层总厚度为2.1mm，发泡层厚度为50mm，耐火极限为93min。
实施例11
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.8mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为0.5mm。
制得的涂层总厚度为1.3mm，发泡层厚度为27mm，耐火极限为74min。
实施例12
（1）取亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火颜料层；其中，所述颜料按照酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝和炭黑的质量比1:1:1:1进行配备。耐火颜料层的厚度为0.8mm。
（2）取水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份混合均匀，然后在其中加入水，配制成40wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，40℃下烘干，制得耐火保护层。耐火保护层的厚度为1mm。
制得的涂层总厚度为1.8mm，发泡层厚度为46mm，耐火极限为92min。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：主要由A、B两种组份组成，所述A组分包括水玻璃、碳酸氢钙、介孔空心球状二氧化钛、纳米氮化硼、纳米氮化硅、纳米二氧化锆、铁粉，所述B组分包括亚氨基丁醚化氨基树脂、季戊四醇、介孔空心球状二氧化钛、纳米碳化硅、纳米氮化硅、三聚磷酸钠、颜料、表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述颜料主要包括酞菁红、铜酞菁绿、铜酞菁蓝、炭黑。
3.根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述介孔空心球状二氧化钛的孔径为2～50nm，直径为1.5～2.5μm。
4.根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述纳米氮化硼、纳米氮化硅、纳米二氧化锆、纳米碳化硅的粒径为20～40nm。
5.根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述A组分主要由水玻璃46～65份、碳酸氢钙18～25份、介孔空心球状二氧化钛5～15份、纳米氮化硼2～6份、纳米氮化硅2～6份、纳米二氧化锆2～6份、铁粉0～2份组成。
6.根据权利要求5所述的超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述A组分主要由水玻璃56份、碳酸氢钙21份、介孔空心球状二氧化钛10份、纳米氮化硼4份、纳米氮化硅4份、纳米二氧化锆4份、铁粉1份组成。
7.根据权利要求1所述的超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述B组分主要由亚氨基丁醚化氨基树脂30～48份、季戊四醇12～25份、三聚磷酸钠8～15份、介孔空心球状二氧化钛6～10份、纳米碳化硅2～4份、纳米氮化硅2～4份、颜料0～30份、表面活性剂2～8份组成。
8.根据权利要求7所述的超薄型钢结构防火涂料，其特征在于：所述B组分主要由亚氨基丁醚化氨基树脂35份、季戊四醇16份、三聚磷酸钠10份、介孔空心球状二氧化钛8份、纳米碳化硅3份、纳米氮化硅3份、颜料20份、表面活性剂5份组成。
9.一种权利要求1-8任一项所述的超薄型钢结构防火涂料的使用方法，包括如下步骤：（1）在所述B组分中加入水，配制成30～50wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，晾干；（2）在所述A组分中加入水，配制成30～50wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，晾干。
10.根据权利要求9所述的超薄型钢结构防火涂料的使用方法，其特征在于：（1）在所述B组分中加入水，配制成30～50wt%的乳液，涂覆在钢结构表面，晾干，形成厚度为0.3～0.8mm的耐火颜料层；（2）在所述A组分中加入水，配制成30～50wt%的乳液，涂覆在步骤（1）处理后的钢结构表面，晾干，形成厚度为0.5～1.5mm的耐火保护层。
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