CN108795134A - 一种无溶剂防火涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无溶剂防火涂料，属于涂料技术领域。本发明的无溶剂防火涂料，由A组分和B组分组成，所述A组分由以下百分含量的组分组成：树脂基料25％～35％，混合阻燃物45％～55％，颜填料Ⅰ5％～10％，助剂1％～10％，纤维2％～5％；所述树脂基料为环氧树脂和改性树脂的混合物；所述改性树脂为酚醛环氧树脂、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性环氧树脂中的任意一种或几种；所述A组分和B组分的质量比为2.5～4:1。该涂料有优良的防火隔热性能，又有优良的防腐蚀及机械性能的优点，特别适合作钢结构防火涂料同时兼具防腐保护涂层。

Description

一种无溶剂防火涂料
技术领域
本发明涉及一种无溶剂防火涂料，属于涂料技术领域。
背景技术
火根据燃烧源的不同，可以分为纤维素火和烃类火。纤维素火灾的燃烧源为含纤维素类的材料，如木材，纸张等；烃类火灾的燃烧源为烃类基质，富含氢和碳的燃料，如石油、化工产品等。两种火灾最大的不同点在于升温曲线不同，纤维素火灾30min内火焰温度达到700-800℃，而烃类火灾的升温速度快，10min内温度达到1000℃以上。烃类火灾发生时除了具有升温速度快的特点外，还伴随着爆炸而产生的强大的冲击波。这两种火灾具有不同的特点，对应的防火要求也不相同。
随着石化企业的迅速发展，钢结构防火涂料大量应用在石化钢结构中。烃类火具有快速升温、易燃、易爆等特点，为此石化钢结构的防火保护显得尤为重要。防火涂料分阻隔型和膨胀型。阻隔型防火涂料依靠涂层的耐热型和低传热系数来保护钢结构，利用涂层厚度和膨胀珍珠岩、膨胀蛭石的低导热性达到防火的目的，具有性能稳定可靠、价格便宜、无VOC的优点；同时也存在防腐性差、密度高、重量重，对钢结构的承重有一定影响，装饰性差的缺点。膨胀型防火涂料就是涂层在受热后碳化膨胀，使热量受到隔离而减缓对钢材的热传递，同时在高温时分解出的不燃气体，稀释或隔绝空气，减缓火灾的蔓延，为人们提供更多的逃生和灭火时间，具有涂层薄、比重小、用量少、防腐性能好的特点。
目前，国内的膨胀型防火涂料还以丙烯酸类的为主，该类涂料膨胀后的涂层抵御火灾中的爆炸冲击能力不足，随着时间的推移，体系中的成碳剂会水溶，导致防火性能下降，达不到长久的防护。此外钢结构、海上平台设施对防火涂料的要求，除了要耐烃类火焰，还要有长效耐候防腐保护性，这也是普通的膨胀型防火涂料所不具备的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无溶剂防火涂料，该涂料在具有良好耐火性的同时具有优异的耐盐雾腐蚀性。
为实现以上目的，本发明的技术方案是：
一种无溶剂防火涂料，由A组分和B组分组成，所述A组分由以下质量百分含量的组分组成：树脂基料25％～35％，混合阻燃物45％～55％，颜填料Ⅰ5％～10％，助剂1％～10％，纤维2％～5％；所述树脂基料为环氧树脂和改性树脂的混合物；所述改性树脂为酚醛环氧树脂、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性环氧树脂中的任意一种或几种；所述A组分和B组分的质量比为2.5～4:1。
本发明的无溶剂防火涂料，使用时分别将A组分、B组分搅拌均匀，按A组分和B组分的质量比为2.5～4:1混合均匀即可使用。
上述树脂基料为环氧树脂和改性树脂的混合物，改性树脂主要与环氧树脂的玻璃化温度形成梯度，漆膜受热后，在膨胀的过程中树脂有梯度的软化、膨胀，调控漆膜的膨胀均匀度及强度，使膨胀后的漆膜具有良好的隔热效果；另外，改性树脂还可以调整漆膜的交联密度，改善漆膜物理机械性能。
所述环氧树脂和改性树脂的质量比为1～3:1。
所述环氧树脂为环氧值高于0.44的环氧树脂。
优选的，所述环氧树脂为E-44环氧树脂、E-51环氧树脂、F-51环氧树脂、NPEF170环氧树脂中的任意一种。
本发明的无溶剂防火涂料，A组分的基料树脂是一种低分子量环氧树脂与一种或几种改性树脂的混合物。树脂的组成对膨胀型防火涂料的性能有着重大的影响，既要保证涂料有较好的施工性能，又能在遇火或高温时有优异的膨胀效果。环氧树脂的流动性好、粘结力强、机械强度高。固化的环氧漆膜具有良好的附着力、防腐性、耐热性。因此用环氧树脂来配制的防火涂料不仅具有良好的机械性能和优异的防腐性，同时环氧树脂还是最主要的成碳剂，为漆膜膨胀提供碳源，不需要再添加额外的成碳剂，避免了传统成碳剂长时间后的溶解流失，造成防火性能降低。低分子环氧树脂与固化剂的交联密度大，使漆膜的内聚力强，柔韧性较差，改性树脂的添加，主要改善漆膜的柔韧性，同时有助于提高膨胀层的膨胀性能。
所述颜填料Ⅰ为着色颜填料。
所述颜填料Ⅰ为二氧化钛、炭黑、硫酸钡、石英粉、云母粉、长石粉、硅灰粉、煅烧瓷土、煅烧高岭土、硅微粉、空心微珠、膨胀珍珠岩中的任意一种或几种。
所述纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、海泡石纤维、芳纶纤维中的任意一种或几种。本发明的无溶剂防火涂料，在A组分中添加纤维，可以增加涂料的触变指数，有利于厚膜的施工；可以增强固化的漆膜，防止其开裂或收缩；在漆膜受热膨胀的过程中，有利于气体的逸出，形成均匀的膨胀空隙层；此外，膨胀形成后有加强固定膨胀层防止脱落的作用，增强或延长防火涂层的保护作用。
所述混合阻燃物由催化剂a、阻燃剂、发泡剂a组成。
所述催化剂a为磷酸氢铵、磷酸二氢铵、多聚磷酸铵、三聚磷酸钾、磷酸双三聚氰铵、膦酸酯、氧化膦、磺酸酯、磺酸酯衍生物中的任意一种或几种。
所述阻燃剂为磷酸酯、亚磷酸酯、氢氧化铝、氧化铝、氢氧化镁、氯化石蜡、三氧化二锑、氧化锌、磷酸三苯酯、三丁氧乙基磷酸酯中的任意一种或几种。
所述发泡剂a为双氰胺、三聚氰胺、尿素、磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺、羟甲基三聚氰胺中的任意一种或几种。
上述组分A中的助剂为活性稀释剂、分散剂、消泡剂b、触变剂中的任意一种或几种。
所述活性稀释剂为缩水甘油醚环氧树脂、酚醛缩水甘油醚环氧树脂、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚中的一种或几种。
所述分散剂为BYK-110、BYK-111、BYK-2152中的任意一种或几种。
所述消泡剂b为德谦6800、迪高TEGO 900、BYK-A535中的任意一种或几种。
所述触变剂为AEROSIL R974、AEROSIL R972、AEROSIL R202中的任意一种或几种。上述触变剂购自于德固赛。
所述B组分由以下质量百分含量的组分组成：酚醛酰胺固化剂20％～40％，改性胺5％～30％，催化剂b 0～5％，颜填料Ⅱ25％～50％。
本发明无溶剂防火涂料的B组分贮存稳定性好，密封于玻璃瓶中，常温放置6个月，肉眼观察外观无变化。
所述酚醛酰胺固化剂为LITE3040、LITE3060中的任意一种或两种。所述酚醛酰胺固化剂购自于卡德莱公司。
所述B组分中的催化剂b为苯酚、水杨酸、苯甲醇、三-(二甲胺基甲基)苯酚中的任意一种或几种。
所述颜填料Ⅱ为二氧化钛、炭黑、硫酸钡、石英粉、云母粉、长石粉、硅灰粉、煅烧瓷土、煅烧高岭土中的任意一种或几种。
本发明的无溶剂防火涂料，B组分中的酚醛酰胺固化剂，兼具酚醛胺和聚酰胺两种固化剂的优点特性，既有聚酰胺的重涂周期长、柔韧性好、操作期长、颜色稳定性，又具有酚醛胺的粘度低、快速固化、防腐性能好的优点，在较低的温度仍有好的施工固化性能，用此固化剂与A组分混合形成的漆膜膨胀后的强度较好，抗冲击性能优异。
所述改性胺主要由缩水甘油醚环氧树脂对有机胺进行改性得到；所述缩水甘油醚环氧树脂为NC-514、NC-514S、NC-547中的任意一种或几种；所述有机胺为4,4-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、间苯二甲胺、二乙氨基丙胺、己二胺、二亚乙基三胺中的任意一种或几种。
所述缩水甘油醚环氧树脂购自于卡德莱公司。
所述改性胺由包括以下步骤的制备方法制得：将有机胺和有机溶剂混匀，升温至40℃，滴加缩水甘油醚环氧树脂，滴加完毕，升温至80℃并保温2.5小时，然后减压蒸馏出溶剂和水，制得改性胺；所述有机胺、缩水甘油醚环氧树脂、有机溶剂的质量比为35～55:10～25:20～55。
上述有机溶剂为甲基异丁基酮与二甲苯的混合物。所述甲基异丁基酮与二甲苯的质量比为1:2。
上述有机胺、缩水甘油醚环氧树脂、有机溶剂的质量之和为100。
上述改性胺的制备过程中，有机胺与缩水甘油醚环氧树脂进行了加成反应。
本发明的无溶剂防火涂料，B组分中的改性胺是用含有苯环的缩水甘油醚树脂对有机胺进行改性得到的，改性胺所用的环氧树脂粘度低，在不增加粘度的情况下，明显改善了小分子胺的挥发性、吸潮性，改善了漆膜固化速度，增强漆膜的抗冲击性、耐化学性、耐水性的性能。含有的苯环增加了氢离子进攻氨基位阻，同时降低了氨基分布的密度，改善提高了小分子有机胺的耐酸性；另外，该环氧树脂的分子量较小，在交错的分子链中起到增韧缓冲的作用，从而提高漆膜的柔韧性能。
本发明的无溶剂防火涂料，具有以下优势：
本发明涉及的无溶剂防火涂料，以环氧树脂为主体树脂，添加阻燃物研制而成，涂料中以树脂本身做成碳剂，避免使用传统的像季戊四醇一类水溶性较大的成碳剂，所以随着时间的推移，成碳剂不会因为水溶流失而导致防火性能大大降低；另外，由于环氧树脂是热固性树脂，具有极强的封闭性能，与特制的固化剂固化形成的漆膜，具有优异的防腐性能,所以，对钢结构也可以达到良好的长效的防腐蚀保护的要求。
本发明的无溶剂防火涂料为膨胀型防火涂料，由A组分和B组分组成，具有比重小、防火隔热性能好、粘接力好、强度高、能经受高低温循环的影响，涂层的耐水性、耐酸碱性、耐盐腐蚀性良好，柔韧性优良，不易脱落，贮存稳定，施工方便等特点，特别适合于户内、户外的钢材以及其他材料免受纤维素火和烃类火等，较传统膨胀型防火涂料有更长的保护使用寿命。本发明的无溶剂防火涂料特别适合作钢结构防火涂料同时兼具防腐保护涂层；该防火具有较长久的防火保护性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不局限于此。
以下实施例及比较例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购得。
实施例1
本实施例的无溶剂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分由以下质量百分含量的组分组成：环氧树脂E-51 18％，酚醛环氧树脂12％，酚醛缩水甘油醚环氧树脂5％，磷酸三苯酯10％，三丁氧乙基磷酸酯8％，多聚磷酸铵25％，三聚氰胺10％，钛白2％，煅烧高岭土6％，AEROSIL R974 1％，碳纤维2％，BYK-110 0.5％，德谦6800 0.5％；B组分由以下质量百分含量的组分组成：LITE3040 35％，改性胺20％，三-(二甲胺基甲基)苯酚3％，钛白15％，膨胀珍珠岩27％；上述改性胺由包括以下步骤的制备方法制得：在反应釜内，加入35质量份的4,4-二氨基二环己基甲烷和40质量份的混合溶剂，搅拌均匀后，加热升温至40℃，滴加25质量份的NC-514，滴加完毕，升温至80℃并保温2.5小时，然后减压蒸馏出溶剂和水，即制得改性胺；混合溶剂为甲基异丁基酮与二甲苯的按照质量比为1:2混合的混合物。
本实施例的无溶剂防火涂料，使用时分别将A组分、B组分搅拌均匀，按A组分和B组分的质量比为4:1混合均匀即可使用。
实施例2
本实施例的无溶剂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分由以下质量百分含量的组分组成：环氧树脂E-51 20％，环氧改性丙烯酸树脂树脂8％，甲基丙烯酸缩水甘油醚7％，磷酸三苯酯10％，三丁氧乙基磷酸酯8％，多聚磷酸铵25％，磷酸三聚氰胺10％，钛白2％，煅烧高岭土6％，AEROSIL R974 1％，碳纤维2％，BYK-110 0.5％，德谦68000.5％；B组分由以下质量百分含量的组分组成：LITE3040 35％，改性胺20％，水杨酸4.5％，钛白15％，膨胀珍珠岩25.5％；上述改性胺由包括以下步骤的制备方法制得：在反应釜内，加入55质量份的异佛尔酮二胺和35质量份的混合溶剂，搅拌均匀后，加热升温至40℃，滴加10质量份的NC-547，滴加完毕，升温至80℃并保温2.5小时，然后减压蒸馏出溶剂和水，即制得改性胺；混合溶剂为甲基异丁基酮与二甲苯的按照质量比为1:2混合的混合物。
本实施例的无溶剂防火涂料，使用时分别将A组分、B组分搅拌均匀，按A组分和B组分的质量比为3.5:1混合均匀即可使用。
实施例3
本实施例的无溶剂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分由以下质量百分含量的组分组成：环氧树脂NPEF170 22％，有机硅改性丙烯酸树脂树脂8％，叔丁基缩水甘油醚7％，氢氧化铝10％，氢氧化镁8％，磷酸二氢胺25％，尿素10％，硅灰粉6％，AEROSIL R9721％，碳纤维1％，海泡石纤维1％，BYK-111 0.5％，TEGO 900 0.5％；B组分由以下质量百分含量的组分组成：LITE3060 30％，改性胺20％，DMP-30 2％，钛白8.5％，膨胀珍珠岩15％，硅灰粉24.5％；上述改性胺由包括以下步骤的制备方法制得：在反应釜内，加入40质量份的二亚乙基三胺和45质量份的混合溶剂，搅拌均匀后，加热升温至40℃，滴加15质量份的NC-514S，滴加完毕，升温至80℃并保温2.5小时，然后减压蒸馏出溶剂和水，即制得改性胺；混合溶剂为甲基异丁基酮与二甲苯的按照质量比为1:2混合的混合物。
本实施例的无溶剂防火涂料，使用时分别将A组分、B组分搅拌均匀，按A组分和B组分的质量比为4:1混合均匀即可使用。
实施例4
本实施例的无溶剂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分由以下质量百分含量的组分组成：环氧树脂E-51 18％，酚醛环氧树脂12％，酚醛缩水甘油醚环氧树脂5％，磷酸三苯酯10％，三丁氧乙基磷酸酯8％，多聚磷酸铵25％，三聚氰胺10％，炭黑1％，膨胀珍珠岩7％，AEROSIL R202 1％，碳纤维1％，芳纶纤维1％，BYK-2152 0.5％，BYK-A5350.5％；B组分由以下质量百分含量的组分组成：LITE3040 33％，改性胺15％，苯酚3.5％，空心微珠15％，膨胀珍珠岩33.5％；上述改性胺由包括以下步骤的制备方法制得：在反应釜内，加入50质量份的间苯二甲胺和30质量份的混合溶剂，搅拌均匀后，加热升温至40℃，滴加20质量份的NC-514S，滴加完毕，升温至80℃并保温2.5小时，然后减压蒸馏出溶剂和水，即制得改性胺；混合溶剂为甲基异丁基酮与二甲苯的按照质量比为1:2混合的混合物。
本实施例的无溶剂防火涂料，使用时分别将A组分、B组分搅拌均匀，按A组分和B组分的质量比为4:1混合均匀即可使用。
实验例
对实施例1-4中的无溶剂防火涂料依据GB/T14907-2002进行性能测试，具体结果见表1所示：
表1实施例1-4中的无溶剂防火涂料的性能测试数据结果
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无溶剂防火涂料，由A组分和B组分组成，其特征在于，所述A组分由以下质量百分含量的组分组成：树脂基料25％～35％，混合阻燃物45％～55％，颜填料Ⅰ5％～10％，助剂1％～10％，纤维2％～5％；所述树脂基料为环氧树脂和改性树脂的混合物；所述改性树脂为酚醛环氧树脂、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性环氧树脂中的任意一种或几种；所述A组分和B组分的质量比为2.5～4:1。
2.根据权利要求1所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述环氧树脂和改性树脂的质量比为1～3:1。
3.根据权利要求1所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述环氧树脂为E-44环氧树脂、E-51环氧树脂、F-51环氧树脂、NPEF170环氧树脂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述颜填料Ⅰ为二氧化钛、炭黑、硫酸钡、石英粉、云母粉、长石粉、硅灰粉、煅烧瓷土、煅烧高岭土、硅微粉、空心微珠、膨胀珍珠岩中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、海泡石纤维、芳纶纤维中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述混合阻燃物由催化剂a、阻燃剂、发泡剂a组成。
7.根据权利要求1所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述B组分由以下质量百分含量的组分组成：酚醛酰胺固化剂20％～40％，改性胺5％～30％，催化剂b 0～5％，颜填料Ⅱ25％～50％。
8.根据权利要求7所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述酚醛酰胺固化剂为LITE3040、LITE3060中的任意一种或两种。
9.根据权利要求7所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述改性胺主要由缩水甘油醚环氧树脂对有机胺进行改性得到；所述缩水甘油醚环氧树脂为NC-514、NC-514S、NC-547中的任意一种或几种；所述有机胺为4,4-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、间苯二甲胺、二乙氨基丙胺、己二胺、二亚乙基三胺中的任意一种或几种。
10.根据权利要求9所述的无溶剂防火涂料，其特征在于，所述改性胺由包括以下步骤的制备方法制得：将有机胺和有机溶剂混匀，升温至40℃，滴加缩水甘油醚环氧树脂，滴加完毕，升温至80℃并保温2.5小时，然后减压蒸馏出溶剂和水，制得改性胺；所述有机胺、缩水甘油醚环氧树脂、有机溶剂的质量比为35～55:10～25:20～55。
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