CN116333520A - 一种超薄型无机水性防火涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄型无机水性防火涂料，由如下重量份的原料制成：A组份：辉绿岩粉50‑100份，氟硅改性剂2‑6份，十水硼砂0.5‑2份，三聚磷酸二氢铝3‑5份，陨石粉3‑6份，蛭石粉1‑10份，碳化硅粉1‑10份；B组份：水玻璃30‑90份，偏硅酸锂10‑50份，水2‑10份，消泡剂0.2‑0.8份，流平剂0.1‑1.0份，碱性PH值调节剂。有益效果在于：1、涂料耐高温、耐水、耐有机溶剂、抗氧化、抗紫外线；耐火度能够达到900℃‑1260℃。2、原料价格较低，涂料的制备工艺简单，设备要求低，通用设备即可加工，成品价格低。3、相对于膨胀型防火涂料和非膨胀型的防火涂料，本申请的涂料为全无机材料，无毒无害，环保安全。4、涂料在工业锅炉、钢结构上使用超薄，涂抹平整度好，提高了外观质量。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种超薄型无机水性防火涂料及其制备方法。
背景技术
钢材是一种不会燃烧的建筑材料，它具有抗震，抗弯等特性。在实际应用中，钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要；还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲，拉伸的缺陷。因此钢材受到了建筑行业的青睐，单层，多层，摩天大楼，厂房，库房，候车室，候机厅等采用钢材都很普遍。但是，钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点，抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。
钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。
目前的钢结构超薄型防火涂料，含有较多的有机物，高温加热时释放有害物物质。
膨胀型防火涂料，涂层虽薄，但是耐火极限短，一般耐火极限在2小时以内；非膨胀型防火涂料，涂层较厚，一般厚度大于7mm，小于等于45mm，涂层外观不平整，影响建筑的整体美观。
专利CN102675992B，公开了一种膨胀型水性饰面防火涂料，其原料包括苯丙乳液，聚磷酸铵，季戊四醇，三聚氰胺，钛白粉，氢氧化铝，硼酸锌，氯化石蜡，防腐杀菌剂，分散剂，成膜助剂，纤维素醚，羟基硅油和水；该发明提出的膨胀型水性饰面防火涂料在水中浸泡72小时，不开裂、不起泡、不脱落，耐火时间为40mi n。该防火涂料的耐火时间短，耐火度低。
专利CN109517470B，公开了一种水性超薄防火涂料及其制备方法，包括如下重量比的原料组分：水性成膜基体、硫酸钙、高岭土、磷氮掺杂单壁碳纳米管、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、纤维素、水、助剂。该防火涂料耐火极限在180分钟左右，配制工艺复杂。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超薄型无机水性防火涂料及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种超薄型无机水性防火涂料，由如下重量份的原料制成：
A组份(粉料)：辉绿岩粉50-100份，氟硅改性剂2-6份，十水硼砂0.5-2份，三聚磷酸二氢铝3-5份，陨石粉3-6份，蛭石粉1-10份，碳化硅粉1-10份；
B组份(水剂)：水玻璃30-90份，偏硅酸锂10-50份，水2-10份，消泡剂0.2-0.8份，流平剂0.1-1.0份，碱性PH值调节剂。
作为本案优选的技术方案，A组份(粉料)：辉绿岩粉70份，氟硅改性剂4份，十水硼砂1.5份，三聚磷酸二氢铝4份，陨石粉5份，蛭石粉5份，碳化硅粉7份；
B组份(水剂)：水玻璃60份，偏硅酸锂40份，水5份，消泡剂0.5份，流平剂0.5份，碱性PH值调节剂。
作为本案优选的技术方案，A组份(粉料)：辉绿岩粉50份，氟硅改性剂3份，十水硼砂1份，三聚磷酸二氢铝3份，陨石粉4份；蛭石粉1份，碳化硅粉1份；
B组份(水剂)：水玻璃50份，偏硅酸锂40份，水2份，消泡剂0.3份，流平剂0.3份，碱性PH值调节剂。
作为本案重要的技术方案，所述辉绿岩粉的细度大于600目，氟硅改性剂的细度大于600目，辉绿岩粉和氟硅改性剂的细度均大于600目，能够有效的保证涂料涂膜在钢材表面的光亮度。
作为本案重要的技术方案，所述水玻璃的模数为3。
作为本案重要的技术方案，所述消泡剂采用CA-30型消泡剂或HS-01型消泡剂。能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止泡沫形成，使涂料的涂膜性能更好。
作为本案重要的技术方案，所述流平剂采用BYK-361N、MOK-2050或BYK-356。能够增加B组份液态混合物的流平性，可改善涂料的渗透性，能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。
一种超薄型无机水性防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：A组份中，取600目以上的辉绿岩粉、600目以上的氟硅改性剂、300-400目的十水硼砂、三聚磷酸二氢铝，陨石粉，蛭石粉，碳化硅粉放入到搅拌装置中，在常温下混合搅拌均匀，得到粉状混合物；
步骤二：B组份中，取水玻璃、偏硅酸锂、消泡剂，流平剂和水在常温下搅拌均匀，并加入PH调节剂，将PH值调节为7-9，静置得到液态混合物；
步骤三：将粉状混合物和液态混合物按照1:1的重量分数比在常温下慢速搅拌混合均匀，得到涂料。
进一步的，步骤三中慢速搅拌的转速为300-500r/mi n。
上述涂料的制备方法中，A组份的原料均匀粉料，B组份的原料均为液态，所制备的涂料在使用时，将A组份的粉状混合物与B组份中的液态混合物搅拌混合均匀即得到涂料；在20-25℃温度下使用制备的涂料对钢结构表面进行涂覆，涂覆厚度在2mm左右，为超薄型。在高温下，辉绿岩粉与水玻璃反应形成陶瓷结构，能够耐高温，由于辉绿岩粉不易融，高温下较难融化，氟硅改性剂可以起到助融的作用。其中，偏碱性条件下，能够保持液态混合物长期稳定，并且在高温下碱性条件下辉绿岩粉与水玻璃易发生反应。水玻璃能够增加涂料与钢结构表面的粘接力。偏硅酸锂起到防水作用，提高涂料的防水性，具有防锈的作用。涂料使用时，三聚磷酸二氢铝使水玻璃固化，形成二氧化硅的结构。
本发明的有益效果在于：
1、本申请制备的涂料耐高温、耐水、耐有机溶剂、抗氧化、抗紫外线；耐火度能够达到900℃-1260℃。
2、原料价格较低，涂料的制备工艺简单，仅仅需要将粉状混合物和液态混合物混合搅拌均匀即可，而且设备要求低，通用设备(如手动搅拌器)即可加工，成品价格低。
3、相对于现有技术中的膨胀型防火涂料和非膨胀型的防火涂料，本申请的涂料为全无机材料，无毒无害，环保安全。
4、涂料在工业锅炉、钢结构上使用超薄，涂抹平整度好，提高了外观质量。在使用本申请的材料时，可采用刷、涂或刮的方法包覆在工业锅炉、钢结构的表面，涂膜厚度为2mm左右，为超薄型。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。若无特殊说明，所有原料均来源于市售产品，且若无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其他未明确指出的组分。
实施例1：
一种超薄型无机水性防火涂料，由如下重量份的原料制成：
A组份(粉料)：辉绿岩粉70份，氟硅改性剂4份，十水硼砂1.5份，三聚磷酸二氢铝4份，陨石粉5份；蛭石粉5份，碳化硅粉5份；
B组份(水剂)：水玻璃60份，偏硅酸锂40份，水5份，消泡剂0.5份，流平剂0.5份，碱性PH值调节剂适量。
制备方法：
步骤一：A组份中，取600目的辉绿岩粉、600目的氟硅改性剂、350目的十水硼砂、三聚磷酸二氢铝，陨石粉，蛭石粉，碳化硅粉放入到搅拌装置中，在常温下混合搅拌均匀，得到粉状混合物；
步骤二：B组份中，取水玻璃、偏硅酸锂、消泡剂，流平剂和水在常温下搅拌均匀，并加入PH值调节剂，将PH值调节为7.5，静置得到液态混合物；
步骤三：将粉状混合物和液态混合物按照1:1的重量分数比在常温下转速350r/min下搅拌混合均匀，得到涂料。
其中，所述水玻璃的模数为3。所述消泡剂采用CA-30型消泡剂。所述流平剂采用BYK-361N。
实施例2：
一种超薄型无机水性防火涂料，由如下重量份的原料制成：
A组份(粉料)：辉绿岩粉50份，氟硅改性剂2份，十水硼砂0.5份，三聚磷酸二氢铝3份，陨石粉3份，蛭石粉1份，碳化硅粉1份；
B组份(水剂)：水玻璃30份，偏硅酸锂10份，水2份；消泡剂0.2份，流平剂0.1份，PH值调节剂适量。
制备方法：
步骤一：A组份中，取700目的辉绿岩粉、700目的氟硅改性剂、400目的十水硼砂、三聚磷酸二氢铝，陨石粉，蛭石粉，碳化硅粉放入到搅拌装置中，在常温下混合搅拌均匀，得到粉状混合物；
步骤二：B组份中，取水玻璃、偏硅酸锂、消泡剂，流平剂和水在常温下搅拌均匀，并加入PH值调节剂，将PH值调节为8，静置得到液态混合物；
步骤三：将粉状混合物和液态混合物按照1:1的重量分数比在常温下转速400r/min下搅拌混合均匀，得到涂料。
其中，所述水玻璃的模数为3。所述消泡剂采用HS-01型消泡剂。所述流平剂采用MOK-2050。
实施例3：
一种超薄型无机水性防火涂料，由如下重量份的原料制成：
A组份(粉料)：辉绿岩粉100份，氟硅改性剂6份，十水硼砂2份，三聚磷酸二氢铝5份，陨石粉6份；蛭石粉10份，碳化硅粉10份；
B组份(水剂)：水玻璃60份，偏硅酸锂40份，水10份；消泡剂0.8份，流平剂1.0份，PH值调节剂适量。
制备方法：
步骤一：A组份中，取600目的辉绿岩粉、600目的氟硅改性剂、350目的十水硼砂、三聚磷酸二氢铝，陨石粉，蛭石粉，碳化硅粉放入到搅拌装置中，在常温下混合搅拌均匀，得到粉状混合物；
步骤二：B组份中，取水玻璃、偏硅酸锂、消泡剂，流平剂和水在常温下搅拌均匀，并加入PH值调节剂，将PH值调节为8.5，静置得到液态混合物；
步骤三：将粉状混合物和液态混合物按照1:1的重量分数比在常温下转速470r/min下搅拌混合均匀，得到涂料。
其中，所述水玻璃的模数为3。所述消泡剂采用CA-30型消泡剂。所述流平剂采用BYK-356。
实施例4：
一种超薄型无机水性防火涂料，由如下重量份的原料制成：
A组份(粉料)：辉绿岩粉80份，氟硅改性剂3份，十水硼砂1.3份，三聚磷酸二氢铝4份，陨石粉4份；蛭石粉8份，碳化硅粉8份；
B组份(水剂)：水玻璃40份，偏硅酸锂30份，水7份；消泡剂0.4份，流平剂0.6份，PH值调节剂适量。
制备方法：
步骤一：A组份中，取600目的辉绿岩粉、600目的氟硅改性剂、360目的十水硼砂、三聚磷酸二氢铝，陨石粉，蛭石粉，碳化硅粉放入到搅拌装置中，在常温下混合搅拌均匀，得到粉状混合物；
步骤二：B组份中，取水玻璃、偏硅酸锂、消泡剂，流平剂和水在常温下搅拌均匀，并加入PH值调节剂，将PH值调节为8.5，静置得到液态混合物；
步骤三：将粉状混合物和液态混合物按照1:1的重量分数比在常温下转速470r/min下搅拌混合均匀，得到涂料。
其中，所述水玻璃的模数为3。所述消泡剂采用CA-30型消泡剂或HS-01型消泡剂。所述流平剂采用BYK-361N、MOK-2050或BYK-356。
实施例5：
一种超薄型无机水性防火涂料，由如下重量份的原料制成：
A组份(粉料)：辉绿岩粉70份，氟硅改性剂5份，十水硼砂0.6份，三聚磷酸二氢铝4份，陨石粉4份；蛭石粉6份，碳化硅粉5份；
B组份(水剂)：水玻璃70份，偏硅酸锂30份，水6份；消泡剂0.4份，流平剂0.4份，PH值调节剂适量。
其中，所述水玻璃的模数为3。所述消泡剂采用HS-01型消泡剂。所述流平剂采用BYK-361N BYK-356。
制备方法：
步骤一：A组份中，取650目的辉绿岩粉、650目的氟硅改性剂、320目的十水硼砂、三聚磷酸二氢铝，陨石粉，蛭石粉，碳化硅粉放入到搅拌装置中，在常温下混合搅拌均匀，得到粉状混合物；
步骤二：B组份中，取水玻璃、偏硅酸锂、消泡剂，流平剂和水在常温下搅拌均匀，并加入PH值调节剂，将PH值调节为8.8，静置得到液态混合物；
步骤三：将粉状混合物和液态混合物按照1:1的重量分数比在常温下转速470r/min下搅拌混合均匀，得到涂料。
表1为上述实施例的原料组成:
| 原料/重量份 | 实施例1 | 实施例1 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 辉绿岩粉 | 70 | 50 | 100 | 80 | 70 |
| 氟硅改性剂 | 4 | 2 | 6 | 3 | 5 |
| 十水硼砂 | 1.5 | 0.5 | 2 | 1.3 | 0.6 |
| 三聚磷酸二氢铝 | 4 | 3 | 5 | 4 | 4 |
| 陨石粉 | 5 | 3 | 6 | 4 | 4 |
| 蛭石粉 | 5 | 1 | 10 | 8 | 6 |
| 碳化硅粉 | 5 | 1 | 10 | 8 | 5 |
| 水玻璃 | 60 | 30 | 60 | 40 | 70 |
| 偏硅酸锂 | 40 | 10 | 40 | 30 | 30 |
| 消泡剂 | 0.5 | 0.2 | 0.8 | 0.4 | 0.4 |
| 流平剂 | 0.5 | 0.1 | 1.0 | 0.6 | 0.4 |
| 水 | 5 | 2 | 10 | 7 | 6 |
表1
测试例：
将实施例1-5所制备的涂料进行如下性能测试：
(1)涂膜的制备；
将实施例1-5所制备的涂料产品，分别均匀的涂覆在5块相同的薄钢板表面，钢板采用70mm×70mm×2mm，涂覆厚度均为2mm，常温自干。
本申请涂料配制后，密度为1.3±0.5g/，受热前为灰绿色，受热后为暗红色。
(2)性能测试：测试不同薄钢板表面涂料的粘接强度、平整度、耐火度、耐火极限、耐水性、耐酸性、耐碱性。
其中：
测试粘接强度时，将准备好的试件钢板装在试验机上，均匀连续加荷至试件涂层破裂为止。
测试平整度时，目测光亮度和平整度。
测试耐火度与耐火极限以第三方测试为准。
下表为性能测试结果：
表2
涂抹方法如下：
1、将待涂基材表面除灰、除油、除水、除毛刺；
2、将B组份加入A组份，按照1∶1配合，用手提电动机搅拌均匀，准备涂覆。
3、涂覆可采用喷、涂、刷等方式进行，按要求喷涂到一定厚度即可。
4、在20-25℃下涂膜，干燥24h即可。
贮存和运输：
A组份和B组份均应贮存在干燥环境中，防淋、防晒，运输时按照无害品执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种超薄型无机水性防火涂料，其特征在于，由如下重量份的原料制成：
A组份：辉绿岩粉50-100份，氟硅改性剂2-6份，十水硼砂0.5-2份，三聚磷酸二氢铝3-5份，陨石粉3-6份，蛭石粉1-10份，碳化硅粉1-10份；
B组份：水玻璃30-90份，偏硅酸锂10-50份，水2-10份，消泡剂0.2-0.8份，流平剂0.1-1.0份，碱性PH值调节剂。
2.根据权利要求1所述一种超薄型无机水性防火涂料，其特征在于，
A组份：辉绿岩粉70份，氟硅改性剂4份，十水硼砂1.5份，三聚磷酸二氢铝4份，陨石粉5份；蛭石粉5份，碳化硅粉5份；
B组份：模数为3的水玻璃60份，偏硅酸锂40份，水5份，消泡剂0.5份，流平剂0.5份，碱性PH值调节剂。
3.根据权利要求1所述一种超薄型无机水性防火涂料，其特征在于，
A组份：辉绿岩粉50份，氟硅改性剂2份，十水硼砂0.5份，三聚磷酸二氢铝3份，陨石粉3份，蛭石粉1份，碳化硅粉1份；
B组份：模数为3的水玻璃30份，偏硅酸锂10份，水2份；消泡剂0.2份，流平剂0.1份，碱性PH值调节剂。
4.根据权利要求1任一所述一种超薄型无机水性防火涂料，其特征在于，所述辉绿岩粉的细度大于600目，氟硅改性剂的细度大于600目。
5.根据权利要求1任一所述一种超薄型无机水性防火涂料，其特征在于：所述水玻璃的模数为3。
6.根据权利要求1所述一种超薄型无机水性防火涂料，其特征在于，所述消泡剂采用CA-30型消泡剂或HS-01型消泡剂。
7.根据权利要求1所述一种超薄型无机水性防火涂料，其特征在于，所述流平剂采用BYK-361N、MOK-2050或BYK-356。
8.根据权利要求1-7任一所述一种超薄型无机水性防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：A组份中，取600目以上的辉绿岩粉、600目以上的氟硅改性剂、300-400目的十水硼砂、三聚磷酸二氢铝，陨石粉，蛭石粉，碳化硅粉放入到搅拌装置中，在常温下混合搅拌均匀，得到粉状混合物；
步骤二：B组份中，取水玻璃、偏硅酸锂、消泡剂，流平剂和水在常温下搅拌均匀，并加入PH调节剂，将PH值调节为7-9，静置得到液态混合物；
步骤三：将粉状混合物和液态混合物按照1:1的重量分数比在常温下慢速搅拌混合均匀，得到涂料。
9.根据权利要求8任一所述一种超薄型无机水性防火涂料的制备方法，其特征在于，步骤三中慢速搅拌的转速为300-500r/min。
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