CN110591502A - 双组分膨胀型防火涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双组分膨胀型防火涂料，由组分A和组分B组成，组分A由以下重量份数的原料组成：环氧树脂14‑18，氨基树脂2‑3，膨润土0.2‑0.6，消泡剂0.2‑0.5，分散剂0.2‑0.5，钛白粉8‑11，阻燃填料6‑10，膨胀石墨4‑6，聚磷酸铵20‑30，三聚氰胺5‑9，季戊四醇5‑9，增强填料2‑3，二甲苯11‑12，丁醇3‑5，所述组分B为改性聚酰胺环氧固化剂。该防火涂料阻燃性能优异，机械强度高，耐水性能优异。

Description

双组分膨胀型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，具体涉及一种双组分膨胀型防火涂料，同时，本发明还涉及该涂料的制备方法。

背景技术

钢结构防火涂料可分为非膨胀型和膨胀型。膨胀型防火涂料具有膨胀倍率高，阻燃隔热性能好，成本低等优点，目前，已在建筑行业，石油储罐，化工管道等行业具有广泛的应用。在高温下，膨胀型防火涂料在钢结构表面形成一层疏松多孔的膨胀炭层，该碳层导热率低，同时可有效的阻止氧气扩散至基材表面，从而提高耐火极限，具有阻燃效果。防火涂料按组分可以分为双组分膨胀型防火涂料和单组份膨胀型防火涂料，单组份膨胀型防火涂料应用最为广泛，采用的成膜基料多选用丙烯酸树脂，丙烯酸树脂具有机械强度低，对温度敏感等缺点。膨胀型防火涂料的膨胀体系常采用脱水成炭催化剂(酸源)，成炭剂(碳源)，发泡剂(气源)的三元膨胀体系，存在耐水性差，机械强度低等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种双组分膨胀型防火涂料，该防火涂料阻燃性能优异，机械强度高，耐水性能优异。

一种双组分膨胀型防火涂料，由组分A和组分B组成，组分A由以下重量份数的原料组成：

组分B为改性聚酰胺环氧固化剂。

进一步的，环氧树脂为E51和E20。

进一步的，E51的重量份数为13，E20的重量份数为3。

进一步的，阻燃填料为三氧化二锑与氢氧化铝。

进一步的，三氧化二锑的重量份数为6，所述氢氧化铝的重量份数为2。

进一步的，膨胀石墨粒径为80目。

进一步的，聚磷酸铵为三聚氰胺甲醛树脂包覆的聚磷酸铵。

进一步的，季戊四醇为双季戊四醇。

进一步的，增强填料为矿物纤维。

上述的双组分膨胀型防火涂料的制备方法：

分散：将环氧树脂、氨基树脂、消泡剂、膨润土、分散剂依次加入到配料罐中，1500r/min分散15分钟；

研磨：将分散好的物料加入研磨罐中，依次加入钛白粉、阻燃填料、三聚氰胺，季戊四醇、增强填料，研磨到细度在80μm以下；

细度合格后高搅搅入聚磷酸铵，膨胀石墨，加入甲苯、丁醇，搅拌均匀，即得到双组分膨胀型环氧防火涂料的组分A；

将组分A与组分B按比例混合均匀使用即得到双组分膨胀型防火涂料。

本发明所述的双组分膨胀型防火涂料具有以下有益效果：

本发明为高固体份的双组分环氧防火涂料，VOC含量符合T/CNCIA01005-2018的高固体分环氧涂料的要求，且选用无卤阻燃剂，更绿色环保。环氧树脂与固化剂反应，形成交联网状结构的大分子，为热固性树脂，具有优异的耐化学品性能，环氧树脂含有的环氧基、羟基及醚键等基团易润湿底材，具有优异的附着力。交联固化后的环氧树脂内聚力好，具有优异的粘结强度。氨基树脂在有机类膨胀型防火涂料中充当部分发泡剂，在高温下分解产生氨气等气体，稀释空气中的氧气浓度，且起到助发泡的作用，有助于提高膨胀层的膨胀倍率，从而提高耐火极限，但氨基树脂含量过高时，会影响涂层的机械强度。

成膜树脂对膨胀型防火涂料的性能有重大的影响，既要保证防火涂料常温具有优异的机械性能，又需要涂料在遇火高温状态下具有优异的膨胀性能及致密的碳化层，环氧树脂为热塑性树脂半成品，与固化剂交联固化为热固性树脂。成膜物的软化温度及软化黏度必须与三元体系的分解炭化温度相一致，才能形成致密均匀孔隙，高膨胀度的炭化层。因此成膜物体系内部的交联程度对膨胀炭层的高度、强度和致密性有影响，进而直接影响防火涂料的防火性能。E51环氧树脂的交联密度大，涂层成膜较脆，在遇火时，影响三元体系的膨胀发泡，膨胀层有大量大泡孔或空洞，阻燃效果差。E20环氧树脂的交联涂层柔韧性较好，但涂层的强度和各项理化性能会下降，且VOC含量较大，因此，综合考虑阻燃性、VOC含量及各项理化性能的要求，选用E51环氧树脂与E20环氧树脂搭配使用。

在高温时钛白粉可以与聚磷酸铵反应生成焦磷酸钛等白色无机物，其覆盖在碳层的表面，提高膨胀炭层的强度，起到隔热阻燃的作用。当钛白粉含量较低时，膨胀炭层疏松，易开裂脱落，与基材附着力差，耐火极限降低，但当钛白粉含量较高时，会影响三元体系的膨胀发泡，降低耐火极限。

氢氧化铝在遇高温时分解脱去结晶水，脱去的结晶水一方面可以稀释空气中的氧气浓度，减缓反应，另一方面，脱出的水汽化吸热，降低聚合物的表面温度，起到阻燃的作用。另外，氢氧化铝分解的产物覆盖在聚合物的表面，隔绝氧气，减少发烟量起到一定的阻燃作用。但氢氧化铝的表面结构使其分散比较困难，易团聚，与三氧化二锑复配的效果比较明显，可减少发烟量，提高膨胀碳层强度，阻燃性能优异。

对于双组分环氧防火涂料，其固化体系选择胺类固化剂，其与聚磷酸铵存在化学反应，影响双组分环氧防火涂料的适用期及阻燃性能，本实验选用三聚氰胺甲醛树脂包覆的聚磷酸铵，其储存稳定性能优异，聚磷酸铵被三聚氰胺甲醛树脂包覆，不会与聚磷酸铵存在化学反应，阻燃性能优异，且三聚氰胺甲醛树脂包覆的聚磷酸铵具有很低的水溶性，其涂层的耐水性优异。

季戊四醇作为三元体系中的成炭剂，遇到高温作用时，在催化剂的作用下，脱水成炭，但季戊四醇具有一定的水溶性，涂层耐水性较差，本试验选用双季戊四醇，其成炭效果及耐水性均优于季戊四醇。

膨胀石墨为物理型膨胀剂，在高温状态下鳞片石墨在层间作用力推动下膨胀，形成蠕虫状的碳体。膨胀石墨形成的碳层为石墨结构炭，石墨结构炭为层状结构，层与层之间缺乏交联，碳层强度较低，三元体系形成的碳层为类石墨结构的炭，碳层之间存在交联。两种碳层结构协同配合，形成具有强阻燃效果的膨胀碳层。

矿物纤维耐高温性能优异，纤维状结构可以增加膨胀碳层的强度，提高涂层的阻燃性能。

具体实施方式

基于本发明的设计思想，下面，结合具体的实施例对本发明的双组分膨胀型防火涂料做进一步的详细描述：

实施例1-3

采用下表所示的配方组成，制备得到双组分膨胀型防火涂料的组分A。

上述实施例1-3双组分膨胀型防火涂料组分A的制备方法：

分散：将环氧树脂、氨基树脂、消泡剂、膨润土、分散剂依次加入到配料罐中，1500r/min分散15分钟；

研磨：将分散好的物料加入研磨罐中，依次加入钛白粉、阻燃填料、三聚氰胺，季戊四醇、增强填料，研磨到细度在80μm以下；

细度合格后高搅搅入聚磷酸铵，膨胀石墨，加入甲苯、丁醇，搅拌均匀，即得到双组分膨胀型环氧防火涂料的组分A；

将实施例1-3制备得到的双组分膨胀型环氧防火涂料的组分A与组分B改性聚酰胺环氧固化剂按质量比4:1混合均匀即得到双组分膨胀型环氧防火涂料。

对实施例1-3制备得到的双组分膨胀型防火涂料进行性能测试，检测结果如下表所示：

耐火极限测试采用北京航材百慕新材料技术工程股份有限公司的膨胀型防火涂料耐火性能快速测试装置按照标准升温曲线进行测试。

根据上表所述的检测结果可知，本发明制备的双组分膨胀型钢结构防火涂料粘结强度可达到6MPa以上，耐水性能优异且耐水后的隔热效率衰减量低，阻燃性能优异。

Claims (10)

1.一种双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的防火涂料由组分A和组分B组成，所述组分A由以下重量份数的原料组成：

环氧树脂 14-18 氨基树脂 2-3 膨润土 0.2-0.6 消泡剂 0.2-0.5 分散剂 0.2-0.5 钛白粉 8-11 阻燃填料 6-10 膨胀石墨 4-6 聚磷酸铵 23-30 三聚氰胺 7-9 季戊四醇 7-9 增强填料 2-3 二甲苯 11-12 丁醇 3-5

所述组分B为改性聚酰胺环氧固化剂。

2.根据权利要求1所述的双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的环氧树脂为E51和E20。

3.根据权利要求2所述的双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的E51的重量份数为13，E20的重量份数为3。

4.根据权利要求1所述的双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的阻燃填料为三氧化二锑与氢氧化铝。

5.根据权利要求1所述的双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的三氧化二锑的重量份数为6，所述氢氧化铝的重量份数为2。

6.根据权利要求1所述的双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的膨胀石墨粒径为80目。

7.根据权利要求1所述的双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的聚磷酸铵为三聚氰胺甲醛树脂包覆的聚磷酸铵。

8.根据权利要求1所述的双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的季戊四醇为双季戊四醇。

9.根据权利要求1所述的双组分膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的增强填料为矿物纤维。

10.如权利要求1-9中任一项所述的双组分膨胀型防火涂料的制备方法，其特征在于：

分散：将环氧树脂、氨基树脂、消泡剂、膨润土、分散剂依次加入到配料罐中，1500r/min分散15分钟；

研磨：将分散好的物料加入研磨罐中，依次加入钛白粉、阻燃填料、三聚氰胺，季戊四醇、增强填料，研磨到细度在80μm以下；

细度合格后高搅搅入聚磷酸铵，膨胀石墨，加入甲苯、丁醇，搅拌均匀，即得到双组分膨胀型环氧防火涂料的组分A；

将组分A与组分B按比例混合均匀使用即得到双组分膨胀型防火涂料。