CN108424673B - 一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其步骤如下，将质量份数分别为：20‑40份水玻璃，10‑20份氢氧化钠，80‑100份粉煤灰，10‑20份矿粉，5‑15份滑石粉，10‑20份可膨胀石墨，30‑50份三聚氰胺，10‑20份水化硅酸钙，10‑25份纯丙乳液，1‑5份分散剂，1‑5份消泡剂，2‑10份增稠剂，0.5‑1份流平剂，倒入研磨分散机中进行研磨，得到膨胀钢型防涂料。本发明利用粉煤灰取代传统的硅酸盐水泥作为防火涂料的基料，提高无机防火涂料的耐水性和耐高温性能，同时降低成本。

Description

一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料
技术领域
本发明属于土木工程中钢结构用防火涂料，具体涉及到一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料。
背景技术
钢结构具有自重轻、安全性高、施工方便等特点，常被用于土木工程中各种的结构形式，钢材本身不燃，但其具有良好导热性，导致钢材在受热时极易软化，耐火性能差，从而在火灾发生时，丧失机械强度和承载能力，导致部分和全部坍塌。
目前广泛使用的有机钢结构防火涂料，遇火灾时放出有害气体、对湿度敏感性高、性能衰减快、耐火极限较低、生产过程中危害工作人员健康和污染环境的问题。而无机膨胀型涂料一般是厚型涂料，它依靠涂层厚度将火焰与基材隔离，从而延缓温度向基材传递的速度，提高基材的耐火等级，这类涂料具有涂层较厚、用量大、施工工艺复杂、易破损或脱落的特点，在较为复杂的钢结构及高空施工时难以施涂。传统的水性无机防火涂料大多采用碱金属硅酸盐、磷酸盐作为无机粘接剂，磷酸盐中存在的游离碱金属离子会与空气中的酸性气体如CO2发生反应，使涂膜耐水性能差，应用受限。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，利用碱激发粉煤灰取代传统的硅酸盐水泥作为防火涂料的基料，提高无机防火涂料的耐水性和耐高温性能，同时降低成本。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：由20-40份水玻璃，10-20份氢氧化钠，80-100份粉煤灰，10-20份矿粉，5-15份滑石粉，10-20份可膨胀石墨，30-50份三聚氰胺，10-20份水化硅酸钙，10-25份纯丙乳液，1-5份分散剂，1-5份消泡剂，2-10份增稠剂，0.5-1份流平剂。
所述的氢氧化钠为工业生产纯度≥99％；
所述的粉煤灰为低钙粉煤灰，比表面积为200-1000m2/kg，平均粒径为20μm；
所述的矿粉为比表面积为600-1000m2/kg，平均粒径3μm的超细矿渣微粉；
所述的纯丙乳液为巴斯夫生产，固含量49％-51％，pH值9.0-10.0，最低成膜温度和玻璃化温度分别为15℃和2.7℃，黏度100mPa·s-500mPa·s；
所述的可膨胀石墨为市售纯度≥95％，膨胀率为250-400mL/g，平均粒径为20μm；
所述的水化硅酸钙为市售的粒径≤50nm球形粉体颗粒；
本发明所提供的钢结构防火涂料，其制备步骤为：
(1)称取上述质量份数的氢氧化钠和水玻璃水浴中均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，混合配制碱溶液，密封放置24h，倒入研磨分散机中，转速2000r/min研磨分散5min，然后依次加入上述质量份数的低钙粉煤灰，矿渣和适量的水(水：低钙粉煤灰和矿渣＝0.5)，即得碱激发胶凝材料；
(2)按上述质量份数称取滑石粉，可膨胀石墨，三聚氰胺，水化硅酸钙，分散剂依次加入到上述步骤(1)中的碱激发胶凝材料，加料结束后，增大转速至4000r/min，研磨分散15-20min，即得混合浆体；
(3)按上述质量份数称取纯丙乳液，消泡剂分散剂，份增稠剂，流平剂分别加入上述(2)中的混合浆体中，加料过程降低研磨分散机的转速1000r/min，研磨分散10min停止搅拌即得碱激发粉煤灰为基材的膨胀钢结构防火涂料。
本发明的有点是：
以碱激发粉煤灰为基材的膨胀钢结构防火涂料，解决目前无机钢结构防火涂料存在的粘结性、耐水性差，装饰性不佳及有机类钢结构防火涂料防火效果差，受热分解会产生大量有毒有害烟气的问题。其特点在于：在无机组份中采用碱激发粉煤灰替代传统硅酸盐水泥，使得该涂料具有密度低、强度高，理化性能十分稳定，具有绝热、防火、保温等优异性能。其性能指标如下表1所示：
表1碱激发粉煤灰膨胀钢结构防火涂料的性能指标
Figure GDA0002907746480000021
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进一步说明，但不作对其的限定。
实施例1
一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：由36份水玻璃，17份氢氧化钠，93份粉煤灰，17份矿粉，10份滑石粉，12份可膨胀石墨，32份三聚氰胺，12份水化硅酸钙，20份纯丙乳液，2.8份分散剂，1.5份消泡剂，5份增稠剂，0.9份流平剂。
(1)称取上述质量份数的氢氧化钠和水玻璃均匀混合配制碱溶液，水浴中均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，密封放置24h，倒入研磨分散机中转速2000r/min，研磨分散5min，然后分别加入上述质量份数的低钙粉煤灰，矿渣和适量的水(水：低钙粉煤灰和矿渣＝0.5)，即得碱激发胶凝材料；
(2)按上述质量份数称取滑石粉，可膨胀石墨，三聚氰胺，水化硅酸钙，分散剂依次加入到上述步骤(1)中的碱激发胶凝材料，加料结束后，增大转速至4000r/min，研磨分散15-20min，即得混合浆体；
(3)按上述质量份数称取纯丙乳液，消泡剂，分散剂，份增稠剂，流平剂分别加入上述(2)中的混合浆体中，加料过程降低研磨分散机的转速1000r/min，研磨分散10min停止搅拌即得碱激发粉煤灰为基材的膨胀钢结构防火涂料。
将上述混合均匀的物料搅拌均匀得到所制备的钢结构防火涂料测试结果为：粘结强度0.96MPa，厚度10mm时耐火极限210。
实施例2
一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：由23份水玻璃，12份氢氧化钠，88份粉煤灰，15份矿粉，8份滑石粉，18份可膨胀石墨，48份三聚氰胺，18份水化硅酸钙，23份纯丙乳液，4.1份分散剂，4份消泡剂，8份增稠剂，0.9份流平剂。
(1)称取上述质量份数的氢氧化钠和水玻璃均匀混合配制碱溶液，水浴中均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，密封放置24h，倒入研磨分散机中转速2000r/min，研磨分散5min，然后分别加入上述质量份数的低钙粉煤灰，矿渣和适量的水(水：低钙粉煤灰和矿渣＝0.5)，即得碱激发胶凝材料；
(2)按上述质量份数称取滑石粉，可膨胀石墨，三聚氰胺，水化硅酸钙，分散剂依次加入到上述步骤(1)中的碱激发胶凝材料，加料结束后，增大转速至4000r/min，研磨分散15-20min，即得混合浆体；
(3)按上述质量份数称取纯丙乳液，消泡剂分散剂，份增稠剂，流平剂分别加入上述(2)中的混合浆体中，加料过程降低研磨分散机的转速1000r/min，研磨分散10min停止搅拌即得碱激发粉煤灰为基材的膨胀钢结构防火涂料。
将上述混合均匀的物料搅拌均匀得到所制备的钢结构防火涂料测试结果为：粘结强度1.26MPa，厚度10mm时耐火极限187min。
实施例3
一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：由38份水玻璃，15份氢氧化钠，96份粉煤灰，12份矿粉，14份滑石粉，15份可膨胀石墨，35份三聚氰胺，15份水化硅酸钙，8份纯丙乳液，3.7份分散剂，3.4份消泡剂，4份增稠剂，0.7份流平剂。
(1)称取上述质量份数的氢氧化钠和水玻璃均匀混合配制碱溶液，水浴中均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，密封放置24h，倒入研磨分散机中转速2000r/min，研磨分散5min，然后分别加入上述质量份数的低钙粉煤灰，矿渣和适量的水(水：低钙粉煤灰和矿渣＝0.5)，即得碱激发胶凝材料；
(2)按上述质量份数称取滑石粉，可膨胀石墨，三聚氰胺，水化硅酸钙，分散剂依次加入到上述步骤(1)中的碱激发胶凝材料，加料结束后，增大转速至4000r/min，研磨分散15-20min，即得混合浆体；
(3)按上述质量份数称取纯丙乳液，消泡剂分散剂，份增稠剂，流平剂分别加入上述(2)中的混合浆体中，加料过程降低研磨分散机的转速1000r/min，研磨分散10min停止搅拌即得碱激发粉煤灰为基材的膨胀钢结构防火涂料。
将上述混合均匀的物料搅拌均匀得到所制备的钢结构防火涂料测试结果为：粘结强度0.99MPa，厚度10mm时耐火极限199min。

Claims (5)

1.一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，由以下质量份数的原材料制得：20-40份水玻璃，10-20份氢氧化钠，80-100份低钙粉煤灰，10-20份超细矿渣微粉，5-15份滑石粉，10-20份可膨胀石墨，30-50份三聚氰胺，10-20份水化硅酸钙，10-25份纯丙乳液，1-5份分散剂，1-5份消泡剂，2-10份增稠剂，0.5-1份流平剂。
2.根据权利要求1所述的一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的低钙粉煤灰比表面积为200m2/kg-1000m2/kg，平均粒径为20μm；所述的超细矿渣微粉比表面积为600m2/kg-1000m2/kg，平均粒径为3μm。
3.根据权利要求1所述的一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的纯丙乳液为巴斯夫生产，固含量为49％-51％，pH值为9.0-10.0，最低成膜温度和玻璃化温度分别为15℃和2.7℃，黏度为100mPa·s-500mPa·s。
4.根据权利要求1所述的一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的水化硅酸钙为市售的粒径≤50nm球形粉体颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料，其制备步骤为：
(1)将氢氧化钠和水玻璃混合配制碱溶液，水浴中均匀搅拌至氢氧化钠完全溶解，密封放置24h，倒入研磨分散机中，转速2000r/min研磨分散5min，然后依次加入低钙粉煤灰，超细矿渣微粉和适量的水，即得碱激发胶凝材料；
(2)将滑石粉，可膨胀石墨，三聚氰胺，水化硅酸钙，分散剂依次加入到上述步骤(1)的碱激发胶凝材料中，加料结束后，增大转速至4000r/min，研磨分散15min-20min，即得混合浆体；
(3)将纯丙乳液，消泡剂，分散剂，增稠剂，流平剂分别加入上述步骤(2)的混合浆体中，加料过程中降低研磨分散机的转速至1000r/min，研磨分散10min停止搅拌，即得碱激发粉煤灰基膨胀型钢结构防火涂料。
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