CN107778933B - 一种双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料 - Google Patents

一种双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料 Download PDF

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Abstract

为发挥防火涂料耐高温和良好隔热的目的，本发明公开一种无机物为主的双层防火涂料，其特征在于外层涂层以低发泡、阻燃、耐高温性能为主，内层涂层以膨胀隔热性能为主。外层的原料组成：液体硅酸钠、乳胶粉、氢氧化铝、氧化镁、低熔点玻璃粉；内层的原料组成：液体硅酸钠、氢氧化铝、乳胶粉。同时在内外层组分中各加入适量的助剂，消泡剂、分散剂、流平剂、防水剂。该涂料使用双层结构，外层主要作用是耐高温，保证涂料在高温情况下不被烧坏。内层主要作用是隔热，高温情况下形成多孔膨胀结构，降低向钢材的热量传到。本发明提出的双层防火涂料具有非常好的防火性能，操作简单，具有非常好的应用前景。

Description

一种双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料
技术领域
本发明涉及涂料制备领域，具体涉及一种双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料的组成、结构和施工方法。
背景技术
钢结构建筑由于其自身质量轻，力学性能优异、构形式灵活，施工快速、绿色方便等优点在建筑领域中得到了广泛的应用。然而，在火灾或高温下，钢结构的力学性能如屈服强度、弹性模量、荷载能力等都会随温度的升高而降低。在540℃的临界温度下，其力学强度会急剧下降，从而导致建筑物坍塌。据统计分析，一般火灾现场的温度会在十分钟内达到800-1000℃左右，留给人员撤离和贵重财产保护的时间极其有限。因此钢结构建筑必须采取一些预防性的防火措施，来提高钢结构的耐火极限，满足防火设计规范规定的要求，防止其在火灾中因迅速升温达到临界温度而失去强度导致建筑物倒塌。
采用在处理的钢材表面涂覆防火涂料是目前普遍采用的方法，其中超薄型有机膨胀防火涂料的使用最为广泛。但是目前的有机涂料也存在诸多不足：首先，涂料的寿命有限。有机防火涂料的主要成分为有机成分，其易受光、热、有害物质的长时间侵蚀导致分解而失去防火功能。其次，在防火过程中释放有毒烟气，危害人员安全；另外，防火时间有限。有机涂料主要成分为易燃物，防火过程中在氧气作用下会燃烧失去隔热防火功能。还有，有机涂层高温下易脱落。高温情况下，发泡的有机涂层与基底钢板的粘结较弱，在热浪冲击下易脱落从而失去防火功能。最后，有机防火涂料成本较高。有机原料的成本一般情况下都高于无机材料。相对而言，在钢材表面涂覆一层无机防火涂料是一种既经济又实用的方法，在遇到火灾时，涂层本身难燃甚至不燃，具有发泡、隔热、阻燃功能，能有效延缓火势的发展、阻止火焰的蔓延，对钢材基底起到很好的保护作用，为消防灭火以及人员的撤离赢得宝贵的时间。李洪玲等申报了“一种新型无机超薄膨胀钢结构防火涂料的制备方法”(申请号:201510053495.9)，具有在高温下发泡、隔热的功能，能够为钢材提供一定的防火保护。但是，进一步的研究发现，该涂料组成固定、单一，高温使用中耐1000℃的高温性能不佳，出现熔融熔穿现象。此外该涂料易出现发大泡，与钢材基底粘结不牢，易脱落失去防火功能等不足。
为克服单一组成无机防火涂料的不足，发挥防火涂料良好的发泡、粘结、隔热和耐高温的目的，本发明公开一种不同功能作用的超薄无机膨胀双层防火涂料，该涂料使用双层结构，其内层主要发挥发泡、粘结和隔热功能，外层主要发挥发泡和耐高温作用，保护内层发泡层不被高温熔融。通过调整内外层的组分和结构，能够发挥内外功能层的优点，克服各自的不足，达到良好的防火功能。
发明内容
本发明主要针对单一组成的无机膨胀型钢结构防火涂料存在的发大泡、高温下发泡涂层与基底粘结力低和高温熔融等不足，通过优化涂料组成，提出双层结构形式，其内层主要发挥发泡、粘结和隔热功能，使涂料具有优异的高温粘结和隔热防火功能，外层以耐高温作用为主，保护内层发泡层不被高温熔融。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：主要包含内层涂料和外层涂料，所述外层涂料涂抹于内层涂料表面，
所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠30-45份、乳胶粉0-6份、氢氧化铝20-40份、氧化镁5-20份、低熔点玻璃粉4-8份、消泡剂0.3-0.5份、分散剂0.5-1.0份、流平剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份，并通过以下方法制备：
(1)原料称取：分别取液体硅酸钠30-45份、氢氧化铝20-40份和氧化镁5-20份，以上原料的总质量为85-95份；
(2)固体原料混合、磨粉：将(1)步骤中称取的氢氧化铝20-40份、氧化镁5-20份和乳胶粉0-6份、低熔点玻璃粉4-8份、分散剂0.5-1.0份、流平剂0.5-1.0份和防水剂1.5-2.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，得A组分；
(3)液体原料混合：将(1)步骤中称取的液体硅酸钠30-45份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，得B组分；
(4)外层涂料原料混合：将步骤(2)中所得A组分与步骤(3)所得B组分原料投入搅拌器混合，搅拌均匀，得到外层涂料；
作为优选，所述外层涂料中液体硅酸钠的模数为2.5m-3.3m。
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠50-70份、氢氧化铝30-40份、乳胶粉0-6份，消泡剂0.3-0.5份、分散剂0.5-1.0份、流平剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份，并通过以下方法制备：
a、原料称取：分别称取液体硅酸钠50-70份和氢氧化铝30-40份，以上原料总质量为80-95份；
b、固体原料混合、磨粉：将步骤(a)称取的氢氧化铝30-40份和乳胶粉0-6份、分散剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份和流平剂0.5-1.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，得E组分；
c、液体原料混合：将步骤(a)称取的液体硅酸钠50-70份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，得到H组分；
d、内层涂料原料混合：将步骤(b)中所得E组分与步骤(c)所得H组分投入搅拌器混合，搅拌均匀，得到内层涂料；
作为优选，所述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.0m-3.0m。
进一步的，消泡剂为磷酸三丁酯，分散剂为三聚磷酸钠，防水剂为有机硅防水剂，流平剂为羟甲基纤维素。
再进一步的，低熔点玻璃粉熔融温度在300-500℃。
作为优选方案，外层涂料和内层涂料原料均可制成包装袋，在使用时混合使用。
外层涂料分开制备方式：将氢氧化铝20-40份、氧化镁5-20份和乳胶粉0-6份、低熔点玻璃粉4-8份、分散剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份和流平剂0.5-1.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，搅拌均匀后包装；将液体硅酸钠0-45份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，加入密封罐中密封保存。使用时，将包装好的固体组分与液体组分定量混合，经过高速搅拌均匀后使用。根据涂料稠度大小，为方便施工，还可以添加适量的水，经过搅拌均匀后使用。
内层涂料分开制备方式：将氢氧化铝30-40份和乳胶粉0-6份、分散剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份和流平剂0.5-1.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，搅拌均匀后包装；将液体硅酸钠50-70份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，加入密封罐中密封保存。使用时，将包装好的固体组分与液体组分定量混合，经过高速搅拌均匀后使用。根据涂料稠度大小，为方便施工，还可以添加适量的水，经过搅拌均匀后使用。
一种双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料的施工方法：具体包括以下步骤：外层
外层涂料制备：
(1)原料称取：分别取液体硅酸钠30-45份、氢氧化铝20-40份和氧化镁5-20份，以上原料的总质量为85-95份；
(2)固体原料混合、磨粉：将(1)步骤中称取的氢氧化铝20-40份、氧化镁5-20份和乳胶粉0-6份、低熔点玻璃粉4-8份、分散剂0.5-1.0份、流平剂0.5-1.0份和防水剂1.5-2.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，得A组分；
(3)液体原料混合：将(1)步骤中称取的液体硅酸钠30-45份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，得B组分；
(4)外层涂料原料混合：将步骤(2)中所得A组分与步骤(3)所得B组分原料投入搅拌器混合，搅拌均匀，得到外层涂料；
内层涂料制备：
a、原料称取：分别称取液体硅酸钠50-70份和氢氧化铝30-40份，以上原料总质量为80-95份；
b、固体原料混合、磨粉：将步骤(a)称取的氢氧化铝30-40份和乳胶粉0-6份、分散剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份和流平剂0.5-1.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，得E组分；
c、液体原料混合：将步骤(a)称取的液体硅酸钠50-70份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，得到H组分；
d、内层涂料原料混合：将步骤(b)中所得E组分与步骤(c)所得H组分投入搅拌器混合，搅拌均匀，得到内层涂料；
双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料的施工方法：
一、将(d)步骤中所得的内层涂料涂刷(涂刷、喷涂、滚涂)在钢材上，内层涂料涂抹厚度1.0-2.0mm；
二、在步骤(一)所涂刷的内层涂料干燥后，在内层涂料表面涂刷步骤(4)中所得的外层涂料，外层涂料涂抹厚度1.0-2.0mm；
三、内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0±0.2mm。
双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料的具体施工方法：首先，将钢板除油除锈；其次，将(d)步骤中所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.0-2.0mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷步骤(4)中所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.0-2.0mm；内层涂料和外层涂料最优厚度比1:2到2:1，内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0±0.2mm，即得到我们研制的双层防火涂料。
与现有技术相比，本发明提供了一种双层防火涂料，该涂料使用双层结构，外层的主要作用是耐高温，保护内层的膨胀结构，内层主要作用是膨胀，降低热量的传导。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠30份、乳胶粉0.1份、氢氧化铝22份、氧化镁5份、Bi2O3-B2O3-ZnO 4份、磷酸三丁酯0.3份、三聚磷酸钠0.5份、羟甲基纤维素0.5份、有机硅防水剂1.5份，并通过以下方法制备：
(1)原料磨粉：取乳胶粉0.1份、氢氧化铝22份、氧化镁5份、Bi2O3-B2O3-ZnO4份、有机硅防水剂1.5份、三聚磷酸钠0.5份和羟甲基纤维素0.5份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
(2)原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉0.1份、氢氧化铝22份、氧化镁5份份、Bi2O3-B2O3-ZnO 4份、有机硅防水剂1.5份、三聚磷酸钠0.5份和羟甲基纤维素0.5份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠30份、磷酸三丁酯0.3份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠50份、氢氧化铝30份、乳胶粉1份，磷酸三丁酯0.3份、三聚磷酸钠0.5份、羟甲基纤维素0.5份、有机硅防水剂1.5份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝30份、乳胶粉1份、三聚磷酸钠0.5份、有机硅防水剂1.5份和羟甲基纤维素0.5份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝30份、乳胶粉1份、有机硅防水剂1.5份、三聚磷酸钠0.5份和羟甲基纤维素0.5份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠50份、磷酸三丁酯0.3份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为2.5m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.0m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.0mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在2.0mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0mm。在湿度为62％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口5cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 117
耐火时间/min 163
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 240
附着力/级 1
铅笔硬度/H 5
实施例2：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠39份、乳胶粉3份、氢氧化铝30份、氧化镁10份、Bi2O3-B2O3-ZnO 5.3份、磷酸三丁酯0.35份、三聚磷酸钠0.85份、羟甲基纤维素0.57份、有机硅防水剂1.65份，并通过以下方法制备：
(1)、原料磨粉：取乳胶粉3份、氢氧化铝30份、氧化镁10份、Bi2O3-B2O3-ZnO5.3份、有机硅防水剂1.65份、三聚磷酸钠0.85份和羟甲基纤维素0.57份，将上述原料混合磨碎，过350目筛；
(2)、原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉3份、氢氧化铝30份、氧化镁10份、Bi2O3-B2O3-ZnO 5.3份、有机硅防水剂1.65份、三聚磷酸钠0.85份和羟甲基纤维素0.57份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠39份、、磷酸三丁酯0.35份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠56份、氢氧化铝35份、乳胶粉2.5份，磷酸三丁酯0.4份、三聚磷酸钠0.8份、羟甲基纤维素0.6份和有机硅防水剂1.65份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝35份、乳胶粉2.5份、有机硅防水剂1.65份、三聚磷酸钠0.8份和羟甲基纤维素0.6份，将上述原料混合磨碎，过350目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝39份、乳胶粉2.5份、有机硅防水剂1.65份、三聚磷酸钠0.8份和羟甲基纤维素0.6份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠56份、磷酸三丁酯0.4份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为2.8m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.2m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.2mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.8mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0mm。在湿度为57％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口6cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 115
耐火时间/min 158
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 253
附着力/级 1
铅笔硬度/H 5
实施例3：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠44份、乳胶粉0.5份、氢氧化铝25份、氧化镁17份、Bi2O3-B2O3-ZnO 6份、磷酸三丁酯0.47份、三聚磷酸钠0.65份、羟甲基纤维素0.7份、有机硅防水剂1.9份，并通过以下方法制备：
(1)、原料磨粉：取乳胶粉0.5份、氢氧化铝25份、氧化镁17份、Bi2O3-B2O3-ZnO6份、有机硅防水剂1.9份、三聚磷酸钠0.65份和羟甲基纤维素0.7份，将上述原料混合磨碎，过350目筛；
(2)、原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉0.5份、氢氧化铝25份、氧化镁7份、Bi2O3-B2O3-ZnO6份、有机硅防水剂1.9份、三聚磷酸钠0.65份和羟甲基纤维素0.7份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠44份、磷酸三丁酯0.47份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠54份、氢氧化铝34份、乳胶粉3.5份，磷酸三丁酯0.3份、三聚磷酸钠0.6份、羟甲基纤维素0.8份、有机硅防水剂1.75份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝34份、乳胶粉3.5份、有机硅防水剂1.75份、三聚磷酸钠0.6份和羟甲基纤维素0.8份，将上述原料混合磨碎，过350目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝34份、乳胶粉3.5份、有机硅防水剂1.75份、三聚磷酸钠0.6份和羟甲基纤维素0.8份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠54份、、磷酸三丁酯0.3份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为3.0m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.5m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.3mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.7mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0mm。在湿度为60％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口8cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 114
耐火时间/min 166
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 249
附着力/级 1
铅笔硬度/H 5
实施例4：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠42份、乳胶粉4.5份、氢氧化铝35份、氧化镁13份、Bi2O3-B2O3-ZnO 6.9份、磷酸三丁酯0.43份、三聚磷酸钠1.0份、羟甲基纤维素0.80份、有机硅防水剂1.75份，并通过以下方法制备：
(1)、原料磨粉：取乳胶粉4.5份、氢氧化铝35份、氧化镁13份、Bi2O3-B2O3-ZnO6.9份、有机硅防水剂1.75份、三聚磷酸钠1.0份和羟甲基纤维素0.80份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
(2)、原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉4.5份、氢氧化铝35份、氧化镁13份、Bi2O3-B2O3-ZnO 6.9份、有机硅防水剂1.75份、三聚磷酸钠1.0份和羟甲基纤维素0.80份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠42份、磷酸三丁酯0.43份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠52份、氢氧化铝39份、乳胶粉3份，磷酸三丁酯0.45份、三聚磷酸钠0.5份、羟甲基纤维素1.0份和有机硅防水剂1.8份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝39份、乳胶粉3份、有机硅防水剂1.8份、三聚磷酸钠0.5份和羟甲基纤维素1.0份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝39份、乳胶粉3份、有机硅防水剂1.8份、三聚磷酸钠0.5份和羟甲基纤维素1.0份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠52份、磷酸三丁酯0.45份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为2.3m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.3m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.2mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.7mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为2.9mm。在湿度为62％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口5cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 128
耐火时间/min 135
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 267
附着力/级 1
铅笔硬度/H 4
实施例5：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠37份、乳胶粉5.5份、氢氧化铝29份、氧化镁12份、Bi2O3-B2O3-ZnO 5.9份、磷酸三丁酯5份、三聚磷酸钠0.75份、羟甲基纤维素0.64份、有机硅防水剂1.53份，并通过以下方法制备：
(1)、原料磨粉：取乳胶粉5.5份、氢氧化铝29份、氧化镁12份、Bi2O3-B2O3-ZnO5.9份、有机硅防水剂1.53份、三聚磷酸钠0.75份和羟甲基纤维素0.64份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
(2)、原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉5.5份、氢氧化铝29份、氧化镁12份、Bi2O3-B2O3-ZnO5.9份、有机硅防水剂1.53份、三聚磷酸钠0.75份和羟甲基纤维素0.64份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠37份、磷酸三丁酯5份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠60份、氢氧化铝33份、乳胶粉2份，磷酸三丁酯0.35份、三聚磷酸钠0.9份、羟甲基纤维素0.7份、有机硅防水剂1.55份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝33份、乳胶粉2份、有机硅防水剂1.55份、三聚磷酸钠0.9份和羟甲基纤维素0.7份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝33份、乳胶粉2份、有机硅防水剂1.55份、三聚磷酸钠0.9份和羟甲基纤维素0.7份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠60份、磷酸三丁酯0.35份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为3.2m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.1m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.3mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.7mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0mm。在湿度为60％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口7cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 114
耐火时间/min 165
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 255
附着力/级 1
铅笔硬度/H 5
实施例6：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠35份、乳胶粉1份、氢氧化铝20份、氧化镁8份、Bi2O3-B2O3-ZnO 4.5份、磷酸三丁酯0.38份、三聚磷酸钠0.95份、羟甲基纤维素0.75份、有机硅防水剂1.80份，并通过以下方法制备：
(1)、原料磨粉：取乳胶粉1份、氢氧化铝20份、氧化镁8份、Bi2O3-B2O3-ZnO4.5份、有机硅防水剂1.80份、三聚磷酸钠0.95份和羟甲基纤维素0.75份，将上述原料混合磨碎，过350目筛；
(2)、原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉1份、氢氧化铝20份、氧化镁8份、Bi2O3-B2O3-ZnO 4.5份、有机硅防水剂1.80份、三聚磷酸钠0.95份和羟甲基纤维素0.75份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠35份、磷酸三丁酯0.38份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠62份、氢氧化铝37份、乳胶粉5份，磷酸三丁酯0.45份、三聚磷酸钠0.7份、羟甲基纤维素0.9份、有机硅防水剂1.95份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝37份、乳胶粉5份、有机硅防水剂1.95份、三聚磷酸钠0.7份和羟甲基纤维素0.9份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝37份、乳胶粉5份、有机硅防水剂1.95份、三聚磷酸钠0.7份和羟甲基纤维素0.9份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠62份、磷酸三丁酯0.45份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为2.7m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.4m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.4mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.4mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为2.8mm。在湿度为58％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口6cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 114
耐火时间/min 155
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 257
附着力/级 1
铅笔硬度/H 5
实施例7：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠40份、乳胶粉3.5份、氢氧化铝29份、氧化镁19份、Bi2O3-B2O3-ZnO 4.9份、磷酸三丁酯0.49份、三聚磷酸钠0.7份、羟甲基纤维素0.55份、有机硅防水剂1.55份，并通过以下方法制备：
(1)原料磨粉：取乳胶粉3.5份、氢氧化铝29份、氧化镁19份、Bi2O3-B2O3-ZnO4.9份、有机硅防水剂1.55份、三聚磷酸钠0.7份和羟甲基纤维素0.55份，将上述原料混合磨碎，过350目筛；
(2)原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉3.5份、氢氧化铝29份、氧化镁19份、Bi2O3-B2O3-ZnO 4.9份、有机硅防水剂1.55份、三聚磷酸钠0.7份和羟甲基纤维素0.55份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠40份、磷酸三丁酯0.49份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠58份、氢氧化铝31份、乳胶粉4份，磷酸三丁酯0.4份、三聚磷酸钠0.57份、羟甲基纤维素1.0份、有机硅防水剂1.55份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝31份、乳胶粉4份、有机硅防水剂1.55份、三聚磷酸钠0.57份和羟甲基纤维素1.0份，将上述原料混合磨碎，过350目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝31份、乳胶粉4份、有机硅防水剂1.55份、三聚磷酸钠0.57份和羟甲基纤维素1.0份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠58份、磷酸三丁酯0.4份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为3.3m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.8m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.5mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.5mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0mm。在湿度为55％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口8cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 115
耐火时间/min 170
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 262
附着力/级 1
铅笔硬度/H 5
实施例8：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠38份、乳胶粉3.4份、氢氧化铝32份、氧化镁15份、Bi2O3-B2O3-ZnO 7.5份、磷酸三丁酯0.31份、三聚磷酸钠0.9份、羟甲基纤维素0.67份、有机硅防水剂1.70份，并通过以下方法制备：
(1)、原料磨粉：取乳胶粉4份、氢氧化铝32份、氧化镁15份、Bi2O3-B2O3-ZnO7.5份、机硅防水剂1.70份、三聚磷酸钠0.9份和羟甲基纤维素0.67份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
(2)、原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉4份、氢氧化铝32份、氧化镁15份、Bi2O3-B2O3-ZnO 7.5份、机硅防水剂1.70份、三聚磷酸钠0.9份和羟甲基纤维素0.67份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠38份、磷酸三丁酯0.31份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠65份、氢氧化铝38份、乳胶粉5.5份，磷酸三丁酯0.45份、三聚磷酸钠0.9份、羟甲基纤维素0.7份、有机硅防水剂1.75份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝38份、乳胶粉5.5份、有机硅防水剂1.75份、三聚磷酸钠0.9份和羟甲基纤维素0.7份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝38份、乳胶粉5.5份、有机硅防水剂1.75份、三聚磷酸钠0.9份和羟甲基纤维素0.7份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠65份、磷酸三丁酯0.45份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为2.9m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.7m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.6mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.5mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.1mm。在湿度为63％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口78cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
Figure BDA0001478407780000141
Figure BDA0001478407780000151
实施例9：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠45份、乳胶粉5份、氢氧化铝37份、氧化镁20份、Bi2O3-B2O3-ZnO 5.5份、磷酸三丁酯0.45份、三聚磷酸钠0.8份、羟甲基纤维素0.9份、有机硅防水剂1.6份，并通过以下方法制备：
(1)、原料磨粉：取乳胶粉5份、氢氧化铝37份、氧化镁20份、Bi2O3-B2O3-ZnO5.5份、有机硅防水剂1.6份、三聚磷酸钠0.8份和羟甲基纤维素0.9份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
(2)、原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉5份、氢氧化铝37份、氧化镁20份、Bi2O3-B2O3-ZnO 5.5份、有机硅防水剂1.6份、三聚磷酸钠0.8份和羟甲基纤维素0.9份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠45份、磷酸三丁酯0.45份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠63份、氢氧化铝32份、乳胶粉1.5份，磷酸三丁酯0.35份、三聚磷酸钠1.0份、羟甲基纤维素0.5份、有机硅防水剂1.8份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝32份、乳胶粉1.5份、有机硅防水剂1.8份、三聚磷酸钠1.0份和羟甲基纤维素0.5份，将上述原料混合磨碎，过400目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝32份、乳胶粉1.5份、有机硅防水剂1.8份、三聚磷酸钠1.0份和羟甲基纤维素0.5份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠63份、磷酸三丁酯0.35份搅拌均匀
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为3.0m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为2.5m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.7mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.5mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.2mm。在湿度为65％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口6cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 110
耐火时间/min 155
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 265
附着力/级 1
铅笔硬度/H 5
实施例10：所述外层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠41份、乳胶粉2份、氢氧化铝40份、氧化镁7份、Bi2O3-B2O3-ZnO 8份、磷酸三丁酯0.4份、三聚磷酸钠0.6份、羟甲基纤维素0.61份、有机硅防水剂1.95份，并通过以下方法制备：
(1)、原料磨粉：取乳胶粉2份、氢氧化铝40份、氧化镁7份、Bi2O3-B2O3-ZnO6.5份、有机硅防水剂1.95份、三聚磷酸钠0.6份和羟甲基纤维素0.61份，将上述原料混合磨碎，过300目筛；
(2)、原料混合：将步骤(1)中所得乳胶粉2份、氢氧化铝40份、氧化镁7份、Bi2O3-B2O3-ZnO 6.5份、有机硅防水剂1.95份、三聚磷酸钠0.6份和羟甲基纤维素0.61份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠41份、磷酸三丁酯0.4份搅拌均匀；
所述内层涂料包含以下重量份的原料：液体硅酸钠70份、氢氧化铝40份、乳胶粉5份，磷酸三丁酯0.5份、三聚磷酸钠0.8份、羟甲基纤维素0.6份、有机硅防水剂1.9份，并通过以下方法制备：
a、原料磨粉：取氢氧化铝40份、乳胶粉5份、有机硅防水剂1.9份、三聚磷酸钠1.0份和羟甲基纤维素0.6份，将上述原料混合磨碎，过300目筛；
b、原料混合：将步骤(a)中所得氢氧化铝36份、乳胶粉5份、有机硅防水剂1.9份、三聚磷酸钠1.0份和羟甲基纤维素0.6份的粉末投入搅拌器预混合，加入液体硅酸钠70份、磷酸三丁酯0.5份搅拌均匀；
上述外层涂料中液体硅酸钠的模数为3.3m。
上述内层涂料的液体硅酸钠的模数为3.0m。
对通过上述方法制备的双层无机超薄膨胀钢结构防火涂料的的施工及性能进行测试，过程如下：
首先，将钢板除油除锈；其次，将所得的内层涂料涂刷在处理过的钢材上，涂层晾干后，再继续涂刷，待内层涂料厚度达到1.8mm即可。内层涂料晾干以后，在内层涂料表面涂刷所得的外层涂料，涂层晾干后，再继续涂刷，外层厚度维持在1.2mm；内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0mm。在湿度为60％，温度25℃左右的条件下进行养护，标准养护14天后进行耐火测试：将涂有防火涂料的一侧置于酒精喷灯火焰上，距离酒精灯喷口5cm，用表面热电偶测量钢板另一侧的温度并记录温度和时间数据。
对制备的无机双层超薄钢结构防火涂料进行性能测试，结果如下：
检测项目 无机双层超薄钢结构防火涂料
初期干燥抗裂性能 表面光滑无裂纹
表干时间/min 109
耐火时间/min 145
涂层厚度/mm 3.0
阻火温度/℃ 267
附着力/级 1
铅笔硬度/H 5

Claims (2)

1.一种双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：主要包含内层涂料和外层涂料，所述外层涂料涂抹于内层涂料表面，
所述外层涂料由以下重量份的原料组成：液体硅酸钠30-45份、乳胶粉0-6份、氢氧化铝20-40份、氧化镁5-20份、低熔点玻璃粉4-8份、消泡剂0.3-0.5份、分散剂0.5-1.0份、流平剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份，并通过以下方法制备：
(1)原料称取：分别取模数为2.5m-3.3m的液体硅酸钠30-45份、氢氧化铝20-40份和氧化镁5-20份，以上原料的总质量为85-95份；
(2)固体原料混合、磨粉：将(1)步骤中称取的氢氧化铝20-40份、氧化镁5-20份和乳胶粉0-6份、低熔点玻璃粉4-8份、分散剂0.5-1.0份、流平剂0.5-1.0份和防水剂1.5-2.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，得A组分；
(3)液体原料混合：将(1)步骤中称取的模数为2.5m-3.3m的液体硅酸钠30-45份与消泡剂0.3-0.5份、混合，搅拌均匀，得B组分；
(4)外层涂料原料混合：将步骤(2)中所得A组分与步骤(3)所得B组分原料投入搅拌器混合，搅拌均匀，得到外层涂料；
所述内层涂料由以下重量份的原料组成：液体硅酸钠50-70份、氢氧化铝30-40份、乳胶粉0-6份，消泡剂0.3-0.5份、分散剂0.5-1.0份、流平剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份，并通过以下方法制备：
a、原料称取：分别称取模数为2.0m-3.0m的液体硅酸钠50-70份和氢氧化铝30-40份，以上原料总质量为80-95份；
b、固体原料混合、磨粉：将步骤(a)称取的氢氧化铝30-40份和乳胶粉0-6份、分散剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份和流平剂0.5-1.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，得E组分；
c、液体原料混合：将步骤(a)称取的模数为2.0m-3.0m的液体硅酸钠50-70份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，得到H组分；
d、内层涂料原料混合：将步骤(b)中所得E组分与步骤(c)所得H组分投入搅拌器混合，搅拌均匀，得到内层涂料，
内层涂料和外层涂料厚度比为1:2到2:1，内外层涂料的整体厚度为3.0±0.2mm。
2.如权利要求1所述的一种双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料的施工方法：具体包括以下步骤，外层涂料制备：
(1)原料称取：分别取液体硅酸钠30-45份、氢氧化铝20-40份和氧化镁5-20份，以上原料的总质量为85-95份；
(2)固体原料混合、磨粉：将(1)步骤中称取的氢氧化铝20-40份、氧化镁5-20份和乳胶粉0-6份、低熔点玻璃粉4-8份、分散剂0.5-1.0份、流平剂0.5-1.0份和防水剂1.5-2.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，得A组分；
(3)液体原料混合：将(1)步骤中称取的液体硅酸钠0-45份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，得B组分；
(4)外层涂料原料混合：将步骤(2)中所得A组分与步骤(3)所得B组分原料投入搅拌器混合，搅拌均匀，得到外层涂料；
内层涂料制备：
a、原料称取：分别称取液体硅酸钠50-70份和氢氧化铝30-40份，以上原料总质量为80-95份；
b、固体原料混合、磨粉：将步骤(a)称取的氢氧化铝30-40份和乳胶粉0-6份、分散剂0.5-1.0份、防水剂1.5-2.0份和流平剂0.5-1.0份混合，粉磨磨碎，过300-400目筛，得E组分；
c、液体原料混合：将步骤(a)称取的液体硅酸钠50-70份与消泡剂0.3-0.5份混合，搅拌均匀，得到H组分；
d、内层涂料原料混合：将步骤(b)中所得E组分与步骤(c)所得H组分投入搅拌器混合，搅拌均匀，得到内层涂料；
双层无机超薄膨胀型钢结构防火涂料的施工方法：
一、将d步骤中所得的内层涂料涂刷、喷涂或者是滚涂在钢材上，内层涂料涂抹厚度1.0-2.0mm；
二、在步骤一所涂刷的内层涂料干燥后，在内层涂料表面涂刷步骤(4)中所得的外层涂料，外层涂料涂抹厚度1.0-2.0mm；
三、内层涂料和外层涂料的整体厚度为3.0±0.2mm。
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