CN107057420A - 无机薄型膨胀钢结构防火涂料及其制备方法 - Google Patents

无机薄型膨胀钢结构防火涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了无机薄型钢结构防火涂料及其制备方法，包括粘结剂、高温熔体发泡材料和发泡剂，所述粘结剂为水性无机硅酸盐，所述高温熔体发泡材料为低熔玻璃粉，所述发泡剂为膨胀石墨或氢氧化镁，所述粘结剂、高温熔体发泡材料与发泡剂按照质量比为3‑10:2‑5:1共混分散，形成包含MgSiO3·MgO陶瓷的闭孔结构和所述低熔玻璃粉的复合固化层的无机阻燃膨胀层；本发明采用无毒廉价的无机材料，将绿色低熔玻璃粉添加到防火涂料中，通过发泡玻璃陶瓷的熔体发泡性能制备生成高效稳定的阻燃膨胀层，实现钢结构防火涂料的安全、高效、无毒。

Description

无机薄型膨胀钢结构防火涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防火涂料领域，具体涉及无机薄型钢结构防火涂料及其制备方法。
背景技术
超薄型膨胀钢结构防火涂料因其用量少、方便施工，具有极佳的封闭性、良好的附着力、防腐蚀性和机械强度等优点，在海洋设施、石化和石油装置等领域得到大量应用，成为了防火涂料的主要应用方向。
目前，有机水性超薄膨胀型钢结构防火涂料被广泛运用，选用聚磷酸铵作脱水剂，三聚氰胺作发泡剂及季戊四醇作成炭剂，是目前最为经典高效的膨胀型阻燃体系；例如专利CN102838907A公开的一种水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法，膨胀阻燃体系对钢结构防火涂料性能影响的研究(化工新型材料2013,41(10))，水性超薄膨胀型钢结构防火涂料专用乳液的制备与研究(涂料工业2010,40(6))等均作了相关研究。
国内外研究人员的研究重心在于如何进一步改进现有有机膨胀体系以提升性能或者消除有机体系部分固有缺陷，但不能从根本上改变有机膨胀型防火涂料的膨胀层松软、易被持续高温破坏及阻燃膨胀过程中释放出大量有毒烟气等缺陷。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供无机薄型钢结构防火涂料及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
无机薄型钢结构防火涂料，包括粘结剂、高温熔体发泡材料和发泡剂，所述粘结剂为水性无机硅酸盐，所述高温熔体发泡材料为低熔玻璃粉，所述发泡剂为膨胀石墨或氢氧化镁，所述粘结剂、高温熔体发泡材料与发泡剂按照质量比为3-10:2-5:1共混分散，形成无机阻燃膨胀层。
所述无机阻燃膨胀层包含MgSiO3·MgO陶瓷的闭孔结构和所述低熔玻璃粉的复合固化层。
所述水性无机硅酸盐为高模数硅酸钾或高模数硅酸钠，所述的高模数为5-10。
所述的低熔玻璃粉为粉末状磷酸盐低熔玻璃。
所述的粉末状磷酸盐低熔玻璃包含BaO-B2O3-P2O5体系低熔玻璃、SnO-MgO-P2O5体系低熔玻璃、ZnO-B2O-P2O5体系低熔玻璃的一种。
所述BaO-B2O3-P2O5体系低熔玻璃的第一组份BaO、第二组份B2O3和第三组份P2O5的摩尔比为1-10:1：2.5-5；
所述SnO-MgO-P2O5体系低熔玻璃的第一组份SnO、第二组份MgO和第三组份P2O5的摩尔比为1-10:1：2.5-5；
所述ZnO-B2O-P2O5体系低熔玻璃的第一组份ZnO、第二组份B2O和第三组份P2O5的摩尔比为1-10:1：2.5-5。
无机薄型钢结构防火涂料的制备方法，包含以下步骤：按照配方用量称取低熔玻璃粉和膨胀石墨或氢氧化镁在研磨机研磨1-2h，得到混合均匀的粉状混合物；然后将上述粉状混合物加入到水性无机硅酸盐搅拌均匀得到防火涂料。
本发明具有如下优点：
本发明采用无毒廉价的无机材料，将绿色低熔玻璃粉添加到防火涂料中，通过发泡玻璃陶瓷的熔体发泡性能制备生成高效稳定的阻燃膨胀层，实现钢结构防火涂料的安全、高效、无毒。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
无机薄型钢结构防火涂料，包括粘结剂、高温熔体发泡材料和发泡剂，粘结剂为水性无机硅酸盐，高温熔体发泡材料为低熔玻璃粉，发泡剂为膨胀石墨，其中，水性无机硅酸盐、低熔玻璃粉和膨胀石墨的质量比3:2:1，共混分散形成无机阻燃膨胀层，无机阻燃膨胀层包含MgSiO3·MgO陶瓷的闭孔结构和低熔玻璃粉的复合固化层。
其中，水性无机硅酸盐为高模数硅酸钾，模数为5；低熔玻璃粉为粉末状磷酸盐SnO-MgO-P2O5体系低熔玻璃；SnO：MgO：P2O5的摩尔比为1:1：2.5。
无机薄型钢结构防火涂料的制备方法，包含以下步骤：按照配方用量称取低熔玻璃粉和膨胀石墨或氢氧化镁在研磨机研磨1-2h，得到混合均匀的粉状混合物；然后将上述粉状混合物加入到水性无机硅酸盐搅拌均匀得到防火涂料。
实施例2
无机薄型钢结构防火涂料，包括粘结剂、高温熔体发泡材料和发泡剂，粘结剂为水性无机硅酸盐，高温熔体发泡材料为低熔玻璃粉，发泡剂为氢氧化镁，其中，水性无机硅酸盐、低熔玻璃粉和氢氧化镁的质量比10:5:1，共混分散形成无机阻燃膨胀层，无机阻燃膨胀层包含MgSiO3·MgO陶瓷的闭孔结构和低熔玻璃粉的复合固化层。
其中，水性无机硅酸盐为高模数硅酸钠，模数为10；低熔玻璃粉为粉末状磷酸盐BaO-B2O3-P2O5体系低熔玻璃；BaO：B2O3：P2O5的摩尔比为10：1：5。
无机薄型钢结构防火涂料的制备方法，包含以下步骤：按照配方用量称取低熔玻璃粉和膨胀石墨或氢氧化镁在研磨机研磨1-2h，得到混合均匀的粉状混合物；然后将上述粉状混合物加入到水性无机硅酸盐搅拌均匀得到防火涂料。
实施例3
无机薄型钢结构防火涂料，包括粘结剂、高温熔体发泡材料和发泡剂，粘结剂为水性无机硅酸盐，高温熔体发泡材料为低熔玻璃粉，发泡剂为氢氧化镁，其中，水性无机硅酸盐、低熔玻璃粉和氢氧化镁的质量比5:3:1，共混分散形成无机阻燃膨胀层，无机阻燃膨胀层包含MgSiO3·MgO陶瓷的闭孔结构和低熔玻璃粉的复合固化层。
其中，水性无机硅酸盐为高模数硅酸钾，模数为8；低熔玻璃粉为粉末状磷酸盐ZnO-B2O-P2O5体系低熔玻璃；ZnO：B2O：P2O5的摩尔比为5:1：3。
无机薄型钢结构防火涂料的制备方法，包含以下步骤：按照配方用量称取低熔玻璃粉和膨胀石墨或氢氧化镁在研磨机研磨1-2h，得到混合均匀的粉状混合物；然后将上述粉状混合物加入到水性无机硅酸盐搅拌均匀得到防火涂料。
实施例4
无机薄型钢结构防火涂料，包括粘结剂、高温熔体发泡材料和发泡剂，粘结剂为水性无机硅酸盐，高温熔体发泡材料为低熔玻璃粉，发泡剂为膨胀石墨，其中，水性无机硅酸盐、低熔玻璃粉和膨胀石墨的质量比8:4:1，共混分散形成无机阻燃膨胀层，无机阻燃膨胀层包含MgSiO3·MgO陶瓷的闭孔结构和低熔玻璃粉的复合固化层。
其中，水性无机硅酸盐位高模数硅酸钠，模数为6；低熔玻璃粉为粉末状磷酸盐ZnO-B2O-P2O5体系低熔玻璃；ZnO：B2O：P2O5的摩尔比为8:1：4。
无机薄型钢结构防火涂料的制备方法，包含以下步骤：按照配方用量称取低熔玻璃粉和膨胀石墨或氢氧化镁在研磨机研磨1-2h，得到混合均匀的粉状混合物；然后将上述粉状混合物加入到水性无机硅酸盐搅拌均匀得到防火涂料。
对比例
按照专利CN102838907A公开的一种水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法得防火涂料。
根据上述实施例1-4或对比例制备的防火涂料，经过2小时阻燃实验，涂覆涂料的钢板背面温度稳定于140℃，大大低于对比例中的210℃，阻燃更稳定长效；有毒烟气量相对该乳液无机薄型膨胀防火涂料进一步减少35.2％，膨胀层无机残余物相对该乳液无机薄型膨胀层提高185.6％。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.无机薄型钢结构防火涂料，其特征在于，包括粘结剂、高温熔体发泡材料和发泡剂，所述粘结剂为水性无机硅酸盐，所述高温熔体发泡材料为低熔玻璃粉，所述发泡剂为膨胀石墨或氢氧化镁，所述粘结剂、高温熔体发泡材料与发泡剂按照质量比为3-10:2-5:1共混分散，形成无机阻燃膨胀层。
2.根据权利要求1所述的无机薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述无机阻燃膨胀层包含MgSiO3·MgO陶瓷的闭孔结构和所述低熔玻璃粉的复合固化层。
3.根据权利要求1所述的无机薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述水性无机硅酸盐为高模数硅酸钾或高模数硅酸钠，所述的高模数为5-10。
4.根据权利要求1所述的无机薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的低熔玻璃粉为粉末状磷酸盐低熔玻璃。
5.根据权利要求4所述的无机薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的粉末状磷酸盐低熔玻璃包含BaO-B2O3-P2O5体系低熔玻璃、SnO-MgO-P2O5体系低熔玻璃、ZnO-B2O-P2O5体系低熔玻璃的一种。
6.根据权利要求5所述的无机薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述BaO-B2O3-P2O5体系低熔玻璃的第一组份BaO、第二组份B2O3和第三组份P2O5的摩尔比为1-10:1：2.5-5；
所述SnO-MgO-P2O5体系低熔玻璃的第一组份SnO、第二组份MgO和第三组份P2O5的摩尔比为1-10:1：2.5-5；
所述ZnO-B2O-P2O5体系低熔玻璃的第一组份ZnO、第二组份B2O和第三组份P2O5的摩尔比为1-10:1：2.5-5。
7.根据权利要求1-6任一项所述的无机薄型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
按照配方用量称取低熔玻璃粉和膨胀石墨或氢氧化镁在研磨机研磨1-2h，得到混合均匀的粉状混合物；然后将上述粉状混合物加入到水性无机硅酸盐搅拌均匀得到防火涂料。
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