CN108753020A - 一种超薄型钢结构耐候性防火涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超薄型钢结构耐候性防火涂料及其制备方法，由以下重量份数组成：改性丙烯酸树脂20～35份，不饱和聚酯10～18份，醇酸树脂5～15份，三聚氰胺磷酸盐10～20份，水合硼酸锌4～10份，纳米碳酸钙5～10份，蛭石3～7份，溶剂25～40份，改性偏硼酸钡1～10份，膨润土1.5～3.6份，增塑剂1～3份，流平剂0.5～3份，紫外线吸收剂1～5份。本发明的制备过程简单，耗能少，生产成本低，发明的钢结构耐候性防火材料具有优异的阻燃防火性能，耐候性强，有良好的粘结性能，不易脱落，密封性好，环保，用途广泛。

Description

一种超薄型钢结构耐候性防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种超薄型钢结构耐候性防火涂料及其制备方法。

背景技术

超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度不超过3mm的防火涂料，这种涂料遇火时就会膨胀发泡形成致密的防火隔热层，通常在耐火极限达到2h的钢结构上使用，这种防火涂料不仅具有普通涂料的装饰性及标志性，而且涂料本身具有防火阻燃功能，在火灾发生时能阻燃或起到延滞的作用。因此，防火涂料在石油化工行业应用比较广泛。

石化行业钢结构大多处于露天环境，长时间受到自然环境的影响会使涂料发生老化开裂，尤其是受到紫外线的照射。除此之外，石化企业容易突发火灾事故，涂覆在物体表面的防火涂料需要经受住耐候性的考验后依然可以起到隔热阻燃防火的作用，为此石化行业钢结构的防火保护就显得格外重要。现有涂料的耐候性较差，增加了使用成本。

发明内容

针对上述中存在的问题，本发明的目的在于提供一种超薄型钢结构耐候性防火涂料，以便实现涂料耐候性防火功能，并提供了该涂料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种超薄型钢结构耐候性防火涂料，包括有以下重量份数配比的原料：改性丙烯酸树脂20～35份，不饱和聚酯10～18份，醇酸树脂5～15份，三聚氰胺磷酸盐10～20份，水合硼酸锌4～10份，纳米碳酸钙5～10份，蛭石3～7份，环已酮25～40份，改性偏硼酸钡1～10份，膨润土1.5～3.6份，增塑剂1～3份，流平剂0.5～3份，紫外线吸收剂1～5份。

所述的改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂。可提高防火涂料的耐候性、耐腐蚀性。

所述的增塑剂为蓖麻油、环氧大豆油中的一种或两种混合。

所述的溶剂为环已酮或水；优选为水。采用水作溶剂，不仅安全环保，而且价格低廉。

所述的流平剂为硅油；所述的硅油为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的一种或两种混合。

所述的紫外线吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、邻羟基苯甲酸苯酯、单苯甲酸间苯二酚酯中的一种或两种混合。紫外线吸收剂，能吸收太阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化，提高涂层的耐老化性能。

超薄型钢结构耐候性防火涂料的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)A组分的制备：按上述重量份数，将改性丙烯酸树脂和不饱和聚酯完全混合，在混合时加入重量份数的紫外线吸收剂；B组分的制备：用醇酸树脂疏松膨润土，使得体积膨胀完全；C组分的制备：把三聚氰胺磷酸盐、水合硼酸锌、纳米碳酸钙、蛭石、改性偏硼酸钡、增塑剂按重量份数依次加入球磨机中，充分研磨混合，研磨至细度在20μm～30μm；

(2)将步骤(1)中制备的A、B组分加入C组分中，继续研磨分散20～35min，过100～200目筛，调节混合物pH值为7.0～7.5(调节混合物pH值为7.0～7.5，目的是减少腐蚀危害)，调节后得到A、B、C组分的最终混合物料粉末；

(3)向步骤(2)制备的混合物料粉末倒入混合缸内，依次加入重量份数的流平剂硅油和溶剂，在转速1000～2000r/min的转速下分散搅拌15～30min，搅拌均匀后，静置1h～2h，过滤，制得超薄型钢结构耐候性防火涂料。

与现有防火涂料相比，该发明的主要显著效果在于：

(1)本发明将改性丙烯酸树脂，不饱和聚酯，醇酸树脂复配后作为防火涂料的树脂基体，其中配比关系是经过大量科研后得到的，在此配比关系下，不仅可以使耐候性得到增大，而且可以提高涂料的耐火时间，其中有机硅改性丙烯酸树脂可提高防火涂料的耐候性、耐腐蚀性，不饱和聚酯作为物料室温下固化，固化后综合性能好，醇酸树脂固化成膜后，有光泽和韧性，附着力强，并具有良好的耐磨性、耐候性和绝缘性，将这三者混合后不仅可以克服单一物料的缺点，发挥出各自的优良性能，还具有一定的协同作用；

(2)本发明以三聚氰胺磷酸盐为发泡剂，制得的涂料在遇火时会膨胀发泡，从而形成致密的防火隔热层，并且三聚氰胺磷酸盐具有优异的阻燃性：其一是可发生P-N协同阻燃效应；其二是其分解温度与涂料分解温度的最佳匹配；其三是三聚氰胺磷酸盐及其衍生物阻燃性最佳，还可增加炭质层形成量；

(3)本发明中加入纳米碳酸钙，蛭石作为填料使用，纳米碳酸钙大大改善体系的触变性，可显著提高涂料的附着力，耐洗刷性，耐沾污性，提高强度和表面光洁度，并具有很好的防沉降作用，可取代钛白粉，降低成本；蛭石可作保温隔热物料，这两种材料对防火涂料都有很好的作用；膨润土作为防沉剂使用，用醇酸树脂疏松膨润土，使得膨润土体积膨胀完全，其目的是为了形成“膨润土-有机树脂”复合物，膨润土和醇酸树脂间可以相互交联形成连续网络结构，从而可以使醇酸树脂在膨润土中连接成立体网状结构，从而可以提高膨胀涂层的质量；

(4)采用本发明的配方和组份配比，不仅克服单一物料的缺点，发挥出各自的优良性能，物质相互之间具有协同作用，从而使得本发明超薄型钢结构耐候性防火涂料不仅能有效改善材料表面的耐候性能，而且耐火极限高，具有优异的阻燃防火性能，其次也具有良好的粘结性能，强度高，不易脱落，耐腐蚀，密封性好，贮存稳定等特点；本发明制备的防火涂料，原料安全环保，制备过程是在常温常压下进行，不需要添加新的设备，工艺简单，用量少，能耗少，生产成本低。

具体实施方式

为了能更好的了解本发明，便于理解本发明的技术方案，现结合具体实施例子对本发明的实施方式进行具体描述。

实施例1

本实施例中的超薄型钢结构耐候性防火涂料，由以下重量份的物质组成：改性丙烯酸树脂20份，不饱和聚酯10份，醇酸树脂6份，三聚氰胺磷酸盐10份，水合硼酸锌5份，纳米碳酸钙5份，蛭石7份，环已酮25份，改性偏硼酸钡4份，膨润土2.5份，增塑剂2份，流平剂1份，紫外线吸收剂2份。

所述改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂；所述增塑剂为蓖麻油；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷；所述紫外线吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮。

上述超薄型钢结构耐候性防火涂料制备方法包括如下步骤：

(1)A组分的制备：将上述重量份数的改性丙烯酸树脂和不饱和聚酯完全混合，在混合时加入重量份数的紫外线吸收剂；B组分的制备：用醇酸树脂疏松膨润土，使得体积膨胀完全；C组分的制备：把三聚氰胺磷酸盐、水合硼酸锌、纳米碳酸钙、蛭石、改性偏硼酸钡、增塑剂按重量份数依次加入球磨机中，充分研磨混合，研磨至细度在25μm；

(2)将步骤(1)中制备的A、B组分加入C组分中，继续研磨分散25min，过150目筛，调节混合物PH值至7.0，得到A、B、C组分的最终混合物料粉末；

(3)向步骤(2)制备的混合物料粉末倒入混合缸内，依次加入重量份数的流平剂硅油和溶剂环已酮，在转速2000r/min的工况下分散搅拌25min，搅拌均匀后，静置1.5h，过滤，制得薄型钢结构耐候性防火涂料。

实施例2

本实施例中的超薄型钢结构耐候性防火涂料，由以下重量份的物质组成：改性丙烯酸树脂25份，不饱和聚酯15份，醇酸树脂10份，三聚氰胺磷酸盐15份，水合硼酸锌4份，纳米碳酸钙7份，蛭石5份，环已酮30份，改性偏硼酸钡6份，膨润土2.5份，增塑剂3份，流平剂2份，紫外线吸收剂3份。

所述改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂；所述增塑剂为环氧大豆油；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷两种混合；所述的紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、单苯甲酸间苯二酚酯两种混合。

上述超薄型钢结构耐候性防火涂料制备方法包括如下步骤：

(1)A组分的制备：将上述重量份数的改性丙烯酸树脂和不饱和聚酯完全混合，在混合时加入重量份数的紫外线吸收剂；B组分的制备：用醇酸树脂疏松膨润土，使得体积膨胀完全；C组分的制备：把三聚氰胺磷酸盐、水合硼酸锌、纳米碳酸钙、蛭石、改性偏硼酸钡、增塑剂按重量份数依次加入球磨机中，充分研磨混合，研磨至细度在20μm；

(2)将步骤(1)中制备的A、B组分加入C组分中，继续研磨分散20min，过100目筛，调节混合物PH值至7.0，得到A、B、C组分的最终混合物料粉末；

(3)向步骤(2)制备的混合物料粉末倒入混合缸内，依次加入重量份数的流平剂硅油和溶剂环已酮，在转速1800r/min的工况下分散搅拌20min，搅拌均匀后，静置1h左右，过滤，制得薄型钢结构耐候性防火涂料。

实施例3

本实施例中的超薄型钢结构耐候性防火涂料，由以下重量份的物质组成：改性丙烯酸树脂30份，不饱和聚酯18份，醇酸树脂15份，三聚氰胺磷酸盐20份，水合硼酸锌7份，纳米碳酸钙10份，蛭石3份，环已酮35份，改性偏硼酸钡3份，膨润土3份，增塑剂1份，流平剂3份，紫外线吸收剂5份。

所述改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂；所述增塑剂为蓖麻油、环氧大豆油两种混合；所述流平剂聚甲基苯基硅氧烷；所述紫外线吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮、邻羟基苯甲酸苯酯两种混合。

上述薄型钢结构耐候性防火涂料制备方法包括如下步骤：

(1)A组分的制备：将上述重量份数的改性丙烯酸树脂和不饱和聚酯完全混合，在混合时加入重量份数的紫外线吸收剂；B组分的制备：用醇酸树脂疏松膨润土，使得体积膨胀完全；C组分的制备：把三聚氰胺磷酸盐、水合硼酸锌、纳米碳酸钙、蛭石、改性偏硼酸钡、增塑剂按重量份数依次加入球磨机中，充分研磨混合，研磨至细度在30μm；

(2)将步骤(1)中制备的A、B组分加入C组分中，继续研磨分散35min，过200目筛，调节混合物PH值7.0，得到A、B、C组分的最终混合物料粉末；

(3)向步骤(2)制备的混合物料粉末倒入混合缸内，依次加入重量份数的流平剂硅油和溶剂环已酮，在转速2500r/min的工况下分散搅拌30min，搅拌均匀后，静置2h，过滤，制得薄型钢结构耐候性防火涂料。

实施例4

本实施例中的超薄型钢结构耐候性防火涂料，由以下重量份的物质组成：改性丙烯酸树脂25份，不饱和聚酯15份，醇酸树脂10份，三聚氰胺磷酸盐15份，水合硼酸锌4份，纳米碳酸钙7份，蛭石5份，水30份，改性偏硼酸钡6份，膨润土2.5份，增塑剂3份，流平剂2份，紫外线吸收剂3份。

所述改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂；所述增塑剂为环氧大豆油；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷两种混合；所述的紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、单苯甲酸间苯二酚酯两种混合。

上述超薄型钢结构耐候性防火涂料制备方法和实施例2相同。

将实施例1，2，3所制备的防火涂料进行性能检测(实施例4和实施例2的实施结果基本相同)，检测结果如表1所示。

表1防火涂料常规性能测试指标

根据上表1性能检测结果显示：各项检测项目均在技术指标范围内，均具有优异的性能。

对比实施例1

本实施例中的超薄型钢结构耐候性防火涂料，由以下重量份的物质组成：改性丙烯酸树脂25份，醇酸树脂10份，三聚氰胺磷酸盐15份，水合硼酸锌4份，纳米碳酸钙7份，蛭石5份，环已酮30份，改性偏硼酸钡6份，膨润土2.5份，增塑剂3份，流平剂2份，紫外线吸收剂3份。

所述改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂；所述增塑剂为蓖麻油；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷；所述紫外线吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮。

超薄型钢结构耐候性防火涂料制备方法和实施例1相同，制备得防火涂料。

经检测后，缺少不饱和聚酯制备得防火涂料耐热性能下降，成膜后综合性能也下降。

对比实施例2

本实施例中的超薄型钢结构耐候性防火涂料的重量份的物质组成与实施例1相同。

超薄型钢结构耐候性防火涂料制备方法，包括如下步骤：

(1)A组分的制备：将上述重量份数的改性丙烯酸树脂、醇酸树脂和不饱和聚酯完全混合，在混合时加入重量份数的紫外线吸收剂；B组分的制备：把三聚氰胺磷酸盐、水合硼酸锌、纳米碳酸钙、蛭石、改性偏硼酸钡、膨润土、增塑剂按重量份数依次加入球磨机中，充分研磨混合，研磨至细度在30μm；

(2)将步骤(1)中制备的A、B组分混合，继续研磨分散25min，过150目筛，调节混合物PH值至7.0，得到A、B组分的最终混合物料粉末；

(3)向步骤(2)制备的混合物料粉末倒入混合缸内，依次加入重量份数的流平剂硅油和溶剂环已酮，在转速2000r/min的工况下分散搅拌25min，搅拌均匀后，静置1.5h左右，过滤，制得薄型钢结构耐候性防火涂料。

经检测后，未采用醇酸树脂疏松膨润土制备得防火涂料耐水及耐盐水性能均下降，且成膜性不好，会影响光泽度。

对比实施例3

本对比实施例中的超薄型钢结构耐候性防火涂料，由以下重量份的物质组成：改性丙烯酸树脂45份，不饱和聚酯15份，醇酸树脂15份，三聚氰胺磷酸盐15份，水合硼酸锌4份，纳米碳酸钙7份，蛭石5份，环已酮30份，改性偏硼酸钡6份，膨润土2.5份，增塑剂3份，流平剂2份，紫外线吸收剂3份。

所述改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂；所述增塑剂为蓖麻油；所述流平剂为聚二甲基硅氧烷；所述紫外线吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮。

超薄型钢结构耐候性防火涂料制备方法和实施例1相同，制备得防火涂料。

经测试后，改性丙烯酸树脂的用量增加制备得防火涂料虽然耐候性得到了提高，但涂料耐火时间却大大衰减。

以上实施例1～3和对比实施例1～3证明了本发明所述的涂料通过特定组分的搭配和特定的制备方法，从而使得各个组分之间发挥了协同增效作用，进而使所制得的涂料具有优异的耐候性能、阻燃防火等性能。

上述仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不局限于上述优选实施方式，应当说明的是，本发明不一定要依赖于上述优选实施方式。所属该领域的相关技术人员应该清楚，本发明的保护范围是以权利要求的范围为准，在不脱离该发明技术要求的范围内，还可以对本发明原料的等效替换及具体实施方式的选择等做出相应的修改和改进，这些修改和改进均属于本发明权利的保护范围。

Claims (6)

1.一种超薄型钢结构耐候性防火涂料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：改性丙烯酸树脂20～35份，不饱和聚酯10～18份，醇酸树脂5～15份，三聚氰胺磷酸盐10～20份，水合硼酸锌4～10份，纳米碳酸钙5～10份，蛭石3～7份，溶剂25～40份，改性偏硼酸钡1～10份，膨润土1.5～3.6份，增塑剂1～3份，流平剂0.5～3份，紫外线吸收剂1～5份。

2.如权利要求1所述的超薄型钢结构耐候性防火涂料，其特征在于：所述的改性丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂；所述的增塑剂为蓖麻油、环氧大豆油的一种或两种混合。

3.如权利要求1所述的超薄型钢结构耐候性防火涂料，其特征在于：所述的溶剂为环已酮或水。

4.如权利要求1所述的超薄型钢结构耐候性防火涂料，其特征在于：所述的流平剂为硅油；所述的硅油为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷的一种或两种混合。

5.如权利要求1所述的超薄型钢结构耐候性防火涂料，其特征在于：所述的紫外线吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、邻羟基苯甲酸苯酯、单苯甲酸间苯二酚酯的一种或两种混合。

6.如权利要求1-5任一项所述的超薄型钢结构耐候性防火涂料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤为：

(1)A组分的制备：将改性丙烯酸树脂和不饱和聚酯完全混合，在混合时加入重量份数的紫外线吸收剂；B组分的制备：用醇酸树脂疏松膨润土，使得体积膨胀完全；C组分的制备：把三聚氰胺磷酸盐、水合硼酸锌、纳米碳酸钙、蛭石、改性偏硼酸钡、增塑剂按重量份数依次加入球磨机中，充分研磨混合，研磨至细度在20μm～30μm；

(2)将步骤(1)中制备的A、B组分加入C组分中，继续研磨分散20～35min，过100～200目筛，调节混合物PH值为7.0～7.5，得到A、B、C组分的最终混合物料粉末；

(3)向步骤(2)制备的混合物料粉末倒入混合缸内，依次加入重量份数的流平剂硅油和溶剂，在转速1000～2000r/min的转速下分散搅拌15～30min，搅拌均匀后，静置1h～2h，过滤，制得超薄型钢结构耐候性防火涂料。