CN108912909A - 薄型钢结构用阻燃防腐涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料，其特征在于，按照重量份数，包括以下组分：丙烯酸乳液40～60份、环氧乳液20～40份、聚磷酸胺4～8份、淀粉5～10份、阻燃剂8～16份、润湿分散剂0.4～0.8份、流平剂0.3～0.6份、防腐填料8～12份及增强填料18～24份；其中，所述阻燃剂主要由氧化石墨烯、多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物制备得到。该阻燃防腐涂料不仅在发泡膨胀初期隔热性能好，还提高了膨胀倍数及涂料受火后的炭化层的强度。

Description

薄型钢结构用阻燃防腐涂料
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料。
背景技术
钢结构工程具有自重轻、可利用空间大、安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等优点，在现代得到广泛应用，但其又有耐火性能差的致命弱点。在正常荷载情况下，540℃左右时钢结构即会失去承载作用，而烃类火场环境下，温度通常在10分钟以内上升至1000℃，在这样的环境下，钢结构很快会出现变形，产生局部破坏，并失去承载力。为提高钢结构的耐火性能，钢结构外围需要进行隔热包覆来提高建筑物的耐火极限。
到目前为止，有关钢结构防火防腐蚀涂料的报道相对较少，如中国专利CN1183211C以高氯化聚乙烯和自行合成的有机硅改性丙烯酸酯树脂为主要成膜物质，在通常采用的膨胀防火体系中添加三聚氰胺磷酸盐和可发性膨胀石墨构成超薄膨胀型钢结构防火防腐涂料；中国专利CN102115627B公开了一种膨胀型钢结构防火防腐蚀涂料，其以水性硅丙树脂和羟基丙烯酸树脂作为基料树脂，利用插层结构的纳米蒙脱土/导电聚合物复合材料为导电填料，辅以防火阻燃体系、防腐填料和适量助剂，使涂层具有优异防火、防腐蚀性能。
钢结构防火涂料具有涂覆厚度薄、饰面型好等特点，被广泛应用于钢结构中，在遇火受热条件下能快速膨胀到原始厚度的十几倍甚至数十倍，在钢结构表面形成一层致密的隔热保温层，阻止热量向钢结构传递，起到提高耐火极限的功能。但是，相对于其他非膨胀型防火涂料，现有的钢结构防火涂料在发泡膨胀初期隔热能力较低，导致钢结构在隔热保温层完全膨胀之前温度上升较大，整体耐火效果通常不如非膨胀型防火涂料，且多数涂料对于钢结构的负重增加较大，其应用效果不理想，使用受到限制。
发明内容
本发明提出一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料，该阻燃防腐涂料不仅在发泡膨胀初期隔热性能好，还提高了膨胀倍数及涂料受火后的炭化层的强度。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料，按照重量份数，包括以下组分：
丙烯酸乳液40～60份、环氧乳液20～40份、聚磷酸胺4～8份、淀粉5～10份、阻燃剂8～16份、润湿分散剂0.4～0.8份、流平剂0.3～0.6份、防腐填料8～12份及增强填料18～24份；其中，所述阻燃剂主要由氧化石墨烯、多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物制备得到。
优选地，所述阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯加入到5～10wt％的柠檬酸溶液进行浸泡处理6～10h，过滤得到酸处理的氧化石墨烯；
2)将多碳纳米管加入到10～20wt％的稀硝酸与10～20wt％的稀硫酸的混合酸溶液中，然后再加入步骤1)的酸处理的氧化石墨烯进行超声分散，过滤洗涤直至滤液为中性，烘干后得到预处理的氧化石墨烯与多碳纳米管的混合物；
3)将步骤2)的预处理的混合物加入到4～8wt％羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物溶液中进行超声分散，升温至40℃～60℃反应，反应结束后进行超声分散，过滤干燥即可。
优选地，氧化石墨烯、多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物的质量之间比为7～11:4～6:10～13。
优选地，所述润湿分散剂为六偏磷酸钠润湿剂；所述流平剂选用水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物其中的一种。
优选地，所述增强填料选自钛白粉、蒙脱土、滑石粉、硅铝纤维中的一种或者多种。
优选地，所述防腐填料为云母鳞片、硼酸锌与偏硼酸钡的混合物。
本发明的薄型钢结构用阻燃防腐涂料的制备方法：按照配比将上述组分混合均匀后即可。
本发明的有益效果：
本发明的薄型钢结构用阻燃防腐涂料的阻燃剂主要由阻燃剂主要由氧化石墨烯、多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物制备得到，这样的新的阻燃剂是之前没有报道过的。该阻燃剂通过对柠檬酸对氧化石墨烯预处理，再与多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物进行反应，解决了受热时传统膨胀石墨的炭化层与基材附着力差的问题，不易从基材上面脱落。另一方面，对碳纳米管进行改性，改善了涂层的强度与韧性，防止高温开裂，提高涂料受火膨胀后炭化层的致密度，从而提高涂料的防火性能。
本发明采用两种乳液为基料，兼顾了涂层的防火性、防腐蚀性及装饰性，避免了单一乳液作基料而带来的某种涂膜缺陷。本发明通过对防火组分和防腐蚀组分的合理搭配，同时添加价格较低的增强填料，充分发挥了协效防火、防腐作用，进一步提高涂层的防火性和防腐蚀性。
具体实施方式
实施例1
阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯加入到5wt％的柠檬酸溶液进行浸泡处理10h，过滤得到酸处理的氧化石墨烯；
2)将多碳纳米管加入到10wt％的稀硝酸与20wt％的稀硫酸的混合酸溶液中，然后再加入步骤1)的酸处理的氧化石墨烯进行超声分散，过滤洗涤直至滤液为中性，烘干后得到预处理的氧化石墨烯与多碳纳米管的混合物；
3)将步骤2)的预处理的混合物加入到8wt％羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物溶液中进行超声分散，升温至40℃反应，反应结束后进行超声分散，过滤干燥即可。氧化石墨烯、多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物的质量之间比为7:6:13。
实施例2
阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯加入到10wt％的柠檬酸溶液进行浸泡处理6h，过滤得到酸处理的氧化石墨烯；
2)将多碳纳米管加入到20wt％的稀硝酸与10wt％的稀硫酸的混合酸溶液中，然后再加入步骤1)的酸处理的氧化石墨烯进行超声分散，过滤洗涤直至滤液为中性，烘干后得到预处理的氧化石墨烯与多碳纳米管的混合物；
3)将步骤2)的预处理的混合物加入到4wt％羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物溶液中进行超声分散，升温至60℃反应，反应结束后进行超声分散，过滤干燥即可。氧化石墨烯、多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物的质量之间比为11:4:10。
实施例3
一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料，按照重量份数，包括以下组分：
丙烯酸乳液50份、环氧乳液28份、聚磷酸胺6份、淀粉7份、实施例1的阻燃剂12份、六偏磷酸钠润湿剂0.6份、水性丙烯酸酯共聚物0.5份、防腐填料10份及钛白粉10份、蒙脱土10份。防腐填料为云母鳞片、硼酸锌与偏硼酸钡的混合物。
实施例4
一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料，按照重量份数，包括以下组分：
丙烯酸乳液40份、环氧乳液26份、聚磷酸胺4份、淀粉8份、实施例1的阻燃剂8份、六偏磷酸钠润湿剂0.4份、聚醚改性聚硅氧烷聚合物0.3份、防腐填料8份及滑石粉12份、硅铝纤维12份。防腐填料为云母鳞片、硼酸锌与偏硼酸钡的混合物。
实施例5
一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料，按照重量份数，包括以下组分：
丙烯酸乳液60份、环氧乳液20份、聚磷酸胺8份、淀粉6份、实施例2的阻燃剂16份、六偏磷酸钠润湿剂0.5份、聚醚改性聚硅氧烷聚合物0.6份防腐填料12份及滑石粉9份、硅铝纤维9份。防腐填料为云母鳞片、硼酸锌与偏硼酸钡的混合物。
实施例6
一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料，按照重量份数，包括以下组分：
丙烯酸乳液45份、环氧乳液40份、聚磷酸胺5份、淀粉10份、实施例2的阻燃剂14份、六偏磷酸钠润湿剂0.8份、氟改性聚丙烯酸酯共聚物0.6份、防腐填料9份及钛白粉10份、蒙脱土9份。防腐填料为云母鳞片、硼酸锌与偏硼酸钡的混合物。
试验例
将实施例3-6得到的薄型钢结构用阻燃防腐涂料进行性能测试，结果见表1：
表1本发明的薄型钢结构用阻燃防腐涂料的性能测试结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种薄型钢结构用阻燃防腐涂料，其特征在于，按照重量份数，包括以下组分：
丙烯酸乳液40～60份、环氧乳液20～40份、聚磷酸胺4～8份、淀粉5～10份、阻燃剂8～16份、润湿分散剂0.4～0.8份、流平剂0.3～0.6份、防腐填料8～12份及增强填料18～24份；其中，所述阻燃剂主要由氧化石墨烯、多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物制备得到。
2.根据权利要求1所述的薄型钢结构用阻燃防腐涂料，其特征在于，所述阻燃剂的制备方法包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯加入到5～10wt％的柠檬酸溶液进行浸泡处理6～10h，过滤得到酸处理的氧化石墨烯；
2)将多碳纳米管加入到10～20wt％的稀硝酸与10～20wt％的稀硫酸的混合酸溶液中，然后再加入步骤1)的酸处理的氧化石墨烯进行超声分散，过滤洗涤直至滤液为中性，烘干后得到预处理的氧化石墨烯与多碳纳米管的混合物；
3)将步骤2)的预处理的混合物加入到4～8wt％羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物溶液中进行超声分散，升温至40℃～60℃反应，反应结束后进行超声分散，过滤干燥即可。
3.根据权利要求2所述的薄型钢结构用阻燃防腐涂料，其特征在于，氧化石墨烯、多碳纳米管与羧甲基壳聚糖希夫碱衍生物的质量之间比为7～11:4～6:10～13。
4.根据权利要求1所述的薄型钢结构用阻燃防腐涂料，其特征在于，所述润湿分散剂为六偏磷酸钠润湿剂；所述流平剂选用水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物其中的一种。
5.根据权利要求1所述的薄型钢结构用阻燃防腐涂料，其特征在于，所述增强填料选自钛白粉、蒙脱土、滑石粉、硅铝纤维中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的薄型钢结构用阻燃防腐涂料，其特征在于，所述防腐填料为云母鳞片、硼酸锌与偏硼酸钡的混合物。
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