CN1058225A - 耐火涂层材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种耐火涂层材料，主要由碱性硅 酸盐的浓缩水溶液和耐热无机填充物构成，当遇火受 热时能通过起泡形成一高度隔热涂层，该耐火涂层材 料中含有遇热膨胀的微型囊状物作为起泡辅助物。

Description

本发明涉及一种建筑物所用的涂层材料，该材料在遇火时能通过起泡形成一高度隔热涂层。

已审查的日本专利（公开号为22689/1978，18673/1980）及类似专利所公开的耐火涂层材料中，为一种隔热无机填充物与一种化合物混合在碱性硅酸盐，如硅酸钠的浓缩水溶液里，其中该化合物在遇热分解时不仅能产生水蒸气或惰性气体，而且能变成熔点高的氧化物。该涂层材料可以以普通油漆类似的方法用在建筑物的钢结构上，当干燥时便形成一层硬层。当硬化的碱性硅酸盐变软时，该涂层材料便会起泡，遇火时则会从中产生水蒸气和惰性气体，因而可作为高度隔热的涂层保护钢结构免受高温之侵袭。

尽管上述耐火涂层材料对改进建筑物的耐热性已作出显著的贡献，但对其遇火受热时的起泡特性仍有改进的余地。特别是尽管会形成一些大泡，但往往仍有不怎么起泡的部位，从而使得起泡形成的涂层的隔热性的改进并不像预期的那样显著。

综上所述，本发明的目的旨在对涂层材料进行改进，从而使涂层在遇高温时能更均匀，更活跃的起泡，以改进含有耐火涂层材料的碱性硅酸盐的有效性。

本发明所能成功提供的耐火涂层材料，将一种遇热膨胀的微型囊状物作为起泡辅助物混进一种合成物里，该合成物主要由一种碱性硅酸盐浓缩水溶液和一种耐热无机填充物所构成，该合成物与普通耐热涂层材料的合成物相类似。

作为起泡辅助物的遇热膨胀微型囊状物在受到100℃或以上时会显著膨胀。本发明所特别主张采用的混到涂层材料中的遇热膨胀微型囊状物，在受到达120℃的一分钟内便可至少比原体积膨胀20倍。

该微型囊状物，比如偏二氯乙烯共聚物，及另一种材料制成，上述共聚物在80℃左右受热软化时便具有高度塑变性，可作为壳形成材料，而上面提及的另一种材料可作为内囊材料，其沸点应比壳形成材料的软化点低。此外，该微型囊状物的壳形成材料必须具有如下特性：即在硅酸钠这种硬化物质中能长时间保持稳定，并且能够在囊中长时间保持壳形成材料而不会使之透出。为成功实施本发明对内囊材料不加以特别限定，只要其沸点符合上述要求，比如一些可用的内囊材料，密封并且价格合理，包括沸点在90℃左右或更低的碳氢化合物，市场上可购到的微型囊状物包括迈特苏摩托微球（迈特苏摩托（Matsamoto）石油、油脂和医药品有限公司的产品）。

遇热膨胀的微型囊状物的混合率为10%或以下，最好为2%-5%。其混合率越高，涂层在遇火时所能获得的发泡率也越大。然而发泡率过大会损害涂层的强度，在涂层膨胀时造成裂痕。

遇热膨胀的微型囊状物的构成成分除上述提及的外，其它的基本与普通耐热涂层材料所用的相同。

碱性硅酸盐的水溶液可以用硅酸钠水溶液，即水玻璃。硅酸钠共有四级产品，其中一、二级产品不仅因为其过分粘滞需要额外加水，而且因为其太碱性化而具有低耐热性和不大适应气候变化的倾向，因而这四级产品中适于直接使用的是三级产品，加一些可与硅酸钠相容的硅酸钾也会强增防水性能。

最好能采用的无机填充物包括硅石和硅灰石，其极佳的耐热性和涂层强度有助于改进产品的性能，除此之外还可以使用各种耐火材料粘土矿物粉末，陶瓷纤维及其他类似材料。当使用三级硅酸钠产品作为碱性硅酸盐时，无机填充物的最佳混合率应占两种成份总重量的50-65%。

所有成份应均匀混合在一起，如必要可加水调整粘滞度以适应涂层作业。

本发明的耐热涂层材料可以用于钢结构的表面，不仅可用在完全竖好的钢结构上，也可在竖好前象普通涂层材料那样用在工厂或类似场所生产的钢结构上。

碱性硅酸盐干后所形成的硬层，从外表来看与常规耐火涂层并未有所不同，二者的不同之处在于前者中均匀分布着遇热膨胀的微型囊状物遇火受热时，每个微囊中含有的低沸点内囊随着碱性硅酸盐基质的软化而气化，产生的气体使囊壳受压而膨胀。各微囊膨胀时将软化的碱性硅酸盐挤到旁边，在涂层内以微型囊状物为基础形成良好的泡状。各囊所生成的气体部分从壳体泄漏到外部，因而在某些情况下，囊壳可能破裂而释放出囊中的全部气体。如此泄漏出的气体与囊中含有的湿度成份气化后产生的水蒸气一起有助于气泡的形成。相应地，涂层能以较高速率膨胀，以更高的密度和均匀度形成泡的分布，其可靠程度也比那些没有微型囊状物的涂层要高。如果微型囊状物的遇热膨胀性较差，那么在最初阶段囊壳便会以高速破裂，影响涂层的成泡速率，只是气体的使用不像由内囊材料用起来那么有效。

在下述实施例中，“份”一词意指重量的一个等份。

实例1，一种耐热涂层材料在一模具中经过风干形成2毫米厚的圆板。该耐热涂层材料通过混合一种耐热涂层材料与遇热膨胀的微型囊状物而制成，其中的耐热涂层材料含有62份三级硅酸钠，19份硅石，19份硅灰石而所用的微型囊状物为“迈特苏摩托微球F30”（迈特苏摩托石油、油脂和医药品有限公司生产的产品），其含量应为1-7份。

测试时，将所获得的涂层片在100℃的高温下加热十五分钟，在冷却后测量其厚度。附表1中列出经过测量得出的膨胀系数（增厚率）。

表  1

微囊混合率  膨胀系数（倍数）

（份）  加热到100℃  加热到500℃

0  0  4.8

1  2.4  6.8

3  4.3  7.4

5  6.2  10.2

7  6.7  11.4

实例2：

将55份三级硅酸钠、45份滑石及2份例1中所用的微型囊状物混合在一起，在一个厚度为3.2毫米的铁极上形成厚度为6毫米的涂层。

如此获得的测试片经两星期的风干后，将其有涂层的一面水平支撑朝下置放，用本生灯的火焰直接将涂层面烤半个小时。火焰的温度为970℃，加热半小时后直接受热面上的铁极的温度为140℃。

冷却后，被火焰烤到的那部分涂层的体积会膨胀到原有的四倍，当膨胀涂层破裂时，其中均匀地布满直径为50-200um成型良好的泡。

对比例：

按例2类似的方法制成的测试片，但其中没有混合进微型囊状物，对该测试片进行与例2相同的加温试验。

加热半小时后，直接受热面上的铁板温度达到240℃。尽管涂层体积膨胀到原有的三倍，但当涂层破裂时，不仅会出现大空隙，而且在表层和接近铁板的部位还会分别出现厚度为2-3毫米的大泡。

如前所述，本发明的耐热涂层材料所用的碱性硅酸盐与作为起泡辅助物的遇热膨胀微型囊状物相混合，结果在遇火时，遇热膨胀微型囊状物中的内囊材料所产生的气体被得到有效利用，以均匀起泡使涂层高速膨胀，从而显示出极佳的耐热性，因而本发明的涂层材料有助于进一步改进钢结构建筑物的耐热性。此外，本发明的涂层材料只要较薄的一层便可取得通常所用的此类涂层材料同样的耐热效果，因而提高了单位效率，减轻了建筑物的自身重量。

Claims (2)

1、一种耐火涂层材料，主要由碱性硅酸盐的浓缩水溶液和耐热无机填充物构成，当遇火受热时通过起泡形成一高度隔热涂层，其中所述的耐火涂层材料中含有遇热膨胀的微型囊状物作为起泡辅助物。

2、根据权利要求1的耐火涂层材料，其中所述的遇热膨胀微型囊状物在120℃受热一分钟，其体积膨胀系数至少为原有体积的20倍。