CN115612332B - 一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料技术领域，提出了一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法，包括以下重量份组分：硅酸盐水泥40‑50份、水玻璃20‑25份、蛭石7‑9份、珍珠岩4‑8份、滑石粉5‑10份、增强纤维10‑19份、增稠剂3‑8份、亲水型气凝胶8‑15份、三异丙醇胺环硼酸酯2‑4份、三聚氰胺4‑8份、三聚磷酸铝3‑6份、纳米二氧化钛16‑30份、聚二氯乙基醚四甲基乙二胺5‑8份、水40‑70份。通过上述技术方案，解决了现有技术中的硅酸盐类防火涂料不防潮、不耐水、耐火性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体的，涉及一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法。
背景技术
由于钢结构自重轻、安全性高、施工方便等特点，目前钢结构是土木工程中常用的结构形式。钢材本身不燃，但其具有良好导热性，这就导致钢材在受热时极易软化，从而丧失机械强度。火灾中，钢结构的耐火性能差。由此可见，钢结构的防火保护十分重要，其中最常见的防火保护方法为涂料保护。
厚涂型非膨胀型钢结构防火涂料的基料一般为硅酸盐类的无机物质，涂层稳定，价格低廉，老化速度慢，具有良好的防火性能，但是，硅酸盐类防火涂料制得的涂层具有不防潮、不耐水、耐火性差等缺点。
发明内容
本发明提出一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法，解决了相关技术中的硅酸盐类防火涂料不防潮、不耐水、耐火性差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料，包括以下重量份组分：硅酸盐水泥40-50份、水玻璃20-25份、蛭石7-9份、珍珠岩4-8份、滑石粉5-10份、增强纤维10-19份、增稠剂3-8份、亲水型气凝胶8-15份、三异丙醇胺环硼酸酯2-4份、三聚氰胺4-8份、三聚磷酸铝3-6份、纳米二氧化钛16-30份、聚二氯乙基醚四甲基乙二胺5-8份、水40-70份。
作为进一步技术方案，所述纳米二氧化钛的粒径为5-10nm。
作为进一步技术方案，所述增强纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、碳纤维的一种或多种。
作为进一步技术方案，所述增稠剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素的一种或多种。
作为进一步技术方案，所述三异丙醇胺环硼酸酯与三聚氰胺的质量比为1：2。
作为进一步技术方案，包括以下步骤：
S1、将聚二氯乙基醚四甲基乙二胺溶解在水中后，加入硅酸盐和水玻璃充分搅拌，得到混合液；
S2、将亲水型气凝胶加入到剩余水中搅拌均匀，加入纳米二氧化钛再次搅拌均匀后，干燥得到混合物；
S3、将上述混合液、混合物和剩余其他物质搅拌均匀后，得到防火涂料。
作为进一步技术方案，其特征在于，所述步骤S1中水与聚二氯乙基醚四甲基乙二胺的质量比为5:1。
作为进一步技术方案，其特征在于，所述步骤S1中搅拌时间为10-30min。
作为进一步技术方案，其特征在于，所述干燥为，干燥温度为400-450℃，干燥时间为1-1.5h。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中硅酸盐水泥和水玻璃经过聚二氯乙基醚四甲基乙二胺溶液预处理后，一方面能有效提高防水性能，另一方面与耐热性高，力学性能高的硅酸铝纤维等增强纤维配合，使制备得到的防火涂料具有较高的耐水性能和力学强度。
2、亲水型气凝胶能效阻止热量的传递，降低基材可燃性以及延滞甚至阻止火灾的蔓延,可提高被涂基材耐火极限，但其强度低、脆性大。本发明通过二氧化钛对亲水型气凝胶进行掺杂一方面提高了防火涂料的强度和热稳定性，另一方面还能提高防火涂料的耐腐蚀性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按表1称取气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的各组分重量份，备用。
S1、将聚二氯乙基醚四甲基乙二胺溶解在五倍质量的水中后，加入硅酸盐和水玻璃充分搅拌10min，得到混合液；
S2、将亲水型气凝胶加入到剩余的水中搅拌均匀后，加入纳米二氧化钛再次进行搅拌，400℃干燥1.5h后，得到混合物；
S3、将上述混合液、混合物和剩余其他物质搅拌均匀后，得到防火涂料；
其中增强纤维为硅酸铝纤维，增稠剂为羟甲基纤维素。
实施例2
一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按表1称取气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的各组分重量份，备用。
S1、将聚二氯乙基醚四甲基乙二胺溶解在五倍质量的水中后，加入硅酸盐和水玻璃充分搅拌20min，得到混合液；
S2、将亲水型气凝胶加入到剩余的水中搅拌均匀后，加入纳米二氧化钛再次进行搅拌，420℃干燥1h后，得到混合物；
S3、将上述混合液、混合物和剩余其他物质搅拌均匀后，得到防火涂料；
其中增强纤维为玻璃纤维，增稠剂为甲基纤维素。
实施例3
一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按表1称取气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的各组分重量份，备用。
S1、将聚二氯乙基醚四甲基乙二胺溶解在五倍质量的水中后，加入硅酸盐和水玻璃充分搅拌30min，得到混合液；
S2、将亲水型气凝胶加入到剩余的水中搅拌均匀后，加入纳米二氧化钛再次进行搅拌，450℃干燥1.2h后，得到混合物；
S3、将上述混合液、混合物和剩余其他物质搅拌均匀后，得到防火涂料；
其中增强纤维为碳纤维，增稠剂为羟乙基纤维素。
实施例4
与实施例1相比，实施例4按表1称取气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的各组分重量份，其他与实施例1相同。
对比例1
一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按表1称取气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的各组分重量份，备用。
S2、将聚二氯乙基醚四甲基乙二胺溶解在五倍质量的水中后，加入硅酸盐和水玻璃充分搅拌10min，得到混合液；
S3、将混合液和剩余其他物质搅拌均匀后，得到防火涂料；
其他与实施例1相同。
对比例2
一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按表1称取气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的各组分重量份，备用；
S2、将亲水型气凝胶加入到五分之二质量的水中搅拌均匀后，加入纳米二氧化钛再次进行搅拌，400℃干燥1h得到混合物；
S3、将上述混合物和剩余其他物质搅拌均匀后，得到防火涂料；
其他与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，对比例3将三异丙醇胺环硼酸酯替换为等量的三聚氰胺，其他与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，对比例4的气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的各组分重量份与实施例1不同(见表1)，其他与实施例1相同。
对比例5
与实施例1相比，对比例5将三聚氰胺替换为等量的三异丙醇胺环硼酸酯，其他与实施例1相同。
对比例6
与实施例1相比，对比例6不添加三聚氰胺替和三异丙醇胺环硼酸酯，其他与实施例1相同。
表1气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的各组分重量份(份)
应用例1
将实施例1-4和对比例1-6制备得到的防火涂料，分别涂覆在钢结构上，涂覆层厚度为20-25mm，并分别进行性能测试。
耐火极限：依据GA/T714-2007《构件用防火保护材料快速升温耐火试验方法》进行检验；
耐水性、抗压强度：依据GB14907-2018《钢结构防火涂料》进行检测。
表2测试结果
通过表2可知，与实施例1相比，对比例1不添加纳米二氧化钛，制得的防火涂料耐火极限、抗压强度低于实施例1，说明纳米二氧化钛的加入可以提高防火涂料的耐火极限和抗压强度。与实施例1相比，对比例3将三异丙醇胺环硼酸酯替换为等量的三聚氰胺，对比例4增大三异丙醇胺环硼酸酯的占比，对比例5将三聚氰胺替换为等量的三异丙醇胺环硼酸酯，对比例6不添加三聚氰胺和三异丙醇胺环硼酸酯，制得的防火涂料的耐火极限均低于实施例1，说明三异丙醇胺环硼酸酯和三聚氰胺的共同使用可以有效提高防火涂料的耐火极限，并且增大三异丙醇胺环硼酸酯不能提高耐火性能。
与实施例1相比，对比例2不使用聚二氯乙基醚四甲基乙二胺溶液对硅酸盐水泥和水玻璃进行预处理，所制得的防火涂料耐水性低于实施例1。
以上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 (8)
1.一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，包括以下重量份组分：硅酸盐水泥40-50份、水玻璃20-25份、蛭石7-9份、珍珠岩4-8份、滑石粉5-10份、增强纤维10-19份、增稠剂3-8份、亲水型气凝胶8-15份、三异丙醇胺环硼酸酯2-4份、三聚氰胺4-8份、三聚磷酸铝3-6份、纳米二氧化钛16-30份、聚二氯乙基醚四甲基乙二胺5-8份、水40-70份。
2.根据权利要求1所述的一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛的粒径为5-10nm。
3.根据权利要求1所述的一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维、硅酸铝纤维、碳纤维的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述增稠剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述三异丙醇胺环硼酸酯与三聚氰胺的质量比为1：2。
6.根据权利要求1所述的一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚二氯乙基醚四甲基乙二胺溶解在水中后，加入硅酸盐水泥和水玻璃充分搅拌，得到混合液；
S2、将亲水型气凝胶加入到剩余水中搅拌均匀，加入纳米二氧化钛再次搅拌均匀后，干燥得到混合物；
S3、将上述混合液、混合物和剩余其他物质搅拌均匀后，得到防火涂料；
所述步骤S1中水与聚二氯乙基醚四甲基乙二胺的质量比为5:1。
7.根据权利要求6所述的一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中搅拌时间为10-30min。
8.根据权利要求6所述的一种气凝胶非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述干燥为，干燥温度为400-450℃，干燥时间为1-1.5h。
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