CN1552784A - 玻璃钢格栅用耐高温涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃钢格栅用耐高温涂料，它是双组分涂料，其A组分由①有机硅树脂改性的有机树脂(羟值30～85mKOH/g)30～45份，②高温稳定的颜料和填料30～40份；③助剂(包括阻燃－抑烟剂、偶联剂、固化促进剂和紫外光吸收或屏蔽助剂)5～15份和④溶剂组成；B组分是含NCO基的聚氨酯固化剂；使用时，按A组分∶B组分＝5～10∶1混合。本发明耐高温涂料，除用于格栅外，也可用于其他玻璃钢制品及人员密度大、需重点防火的场合使用。该涂料形成的涂层在900℃烧0.5小时，漆膜本身不燃烧，高温下烟密度≤2级，而且在户外使用耐候性好。

Description

玻璃钢格栅用耐高温涂料
技术领域
本发明涉及一种玻璃钢格栅用耐高温涂料。
背景技术
玻璃钢格栅是玻璃纤维增强塑料制品的一种。由于它具有轻质高强度、耐化学腐蚀、电绝缘、隔热及优异的可设计性、施工性等优点，使其由最初应用于军事工业迅速扩大到建筑、船舶、汽车、石化等多种领域。但是，由于玻璃钢格栅是以合成树脂(如环氧、酚醛、不饱和聚酯树脂等)为粘结剂，玻璃纤维及玻璃纤维制品为增强材料制成的，所以，长期耐温性较低而且易燃，燃烧时会散发出有毒气体和大量烟雾。据统计，火灾中的死亡事故，有80％左右是由于火灾前期材料热烈解时产生的有毒气体和烟窒息造成的。解决这个问题的最好的方法是在玻璃钢格栅表面涂覆一层涂料，用它阻止温度或火焰对底材的破坏。这种涂料通常采用两大类基料：即以丙烯酸、支链聚酯等树脂为主的溶剂型基料和以硅酸钠为主的水性基料，其中溶剂型基料本身不耐高温，这类涂料主要通过添加大量的陶瓷填料获得耐高温性能，但是大量的添加料必将降低涂层的内强度，从而影响了材料的正常使用功能；硅酸钠为主的水性基料虽能耐高温，但对以酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等为粘结剂的玻璃钢格栅的附着力较差，无法达到阻止温度，保护玻璃钢格栅的作用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种玻璃钢格栅用耐高温涂料，涂料本身不燃烧，高温下烟密度低，能保护内部格栅，使其仍有一定支撑强度，有助于被困人员逃生和赢得救援时间。
实现本发明目的的技术方案：一种玻璃钢格栅用耐高温涂料，它是由组分A和组分B组成的双组分涂料，A组分的组成为：
①有机硅树脂改性的有机树脂30～45份，该树脂的羟值为30～85mgKOH/g，改性用的有机硅树脂占该树脂总量的5～55％；
②高温稳定的颜料和填料              30～40份；
③助剂                              5～15份；
其中：阻燃-抑烟剂                         3～8份；
      偶联剂                              2～8份；
      固化促进剂                          0.5～3份；
        紫外光吸收或屏蔽助剂                0～3份；
④溶剂                                      15～30份；
B组分是含NCO基的聚氨酯固化剂；
使用时，按A组分∶B组分＝5～10∶1混合；以上份数均为重量份，百分数为重量百分数。
上述耐高温涂料中，所述有机硅改性的有机树脂，改性用的有机硅树脂规格是芳基/烷基比为0.2～1.2，其中：芳基为苯环或/和取代了的苯环；烷基为C1～C4的饱和或不饱和烃基，或者是烃基中的氢被卤元素部分取代。
上述耐高温涂料中，所述有机硅改性的有机树脂中的有机树脂是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、饱和聚酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或几种。
上述耐高温涂料中，所述助剂中的阻燃-抑烟剂是硼系化合物、磷系化合物，或者是IIIA、VA、VIII族金属元素的氧化物、水合氧化物、氢氧化合物、卤化物或有机化合物中的一种或几种。例如，聚磷酸铵、氢氧化铝、水合氧化锑、烷基二茂铁、硼酸锌、硼砂等，可以是其中一种，也可以是其中几种的混合物。
上述耐高温涂料中，所述助剂中的紫外光吸收或屏蔽助剂最适宜的是微晶粉，它具有高纵横比的二维片状结构，其化学式为：KAl2(AlSi3O10)(OH)2，
其典型组成如下：
SiO2   45.7％；                Al2O3 30.51％；
K2O    11.63％；               Fe2O3 2.5％；
MgO     1.65％；                Na2O   0.12％；
CaO     0.59％；                TiO     0.07％；
MnO2   0.09％；                P2O5  0.03％；
以上均为重量百分数。
上述耐高温涂料中，所述高温稳定的颜料是高温稳定的金属氧化物，如氧化钛、氧化铝、氧化铁、氧化铬、氧化鎘、氧化铜、氧化钒、氧化镍等，或者是从中选取≥2种经高温煅烧后制得的混合金属氧化物。所述填料是陶瓷粉、玻璃粉、滑石粉、云母粉、石英粉、玄武岩粉、改性膨润土等中的一种或几种。
上述耐高温涂料中，所述助剂中的偶联剂是硅烷偶联剂，例如γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等，或者是钛酸酯偶联剂，例如复合磷酸型单烷基类钛酸酯、三(二辛酯磷酰氧基)钛酸异丙酯等，可以是其中一种，也可以是其中几种。
上述耐高温涂料中，所述助剂中的固化促进剂是金属有机化合物，例如二月桂酸二丁基锡、辛酸锡等。
上述耐高温涂料中，所述溶剂例如醋酸丁酯、丙二醇甲(乙)醚、丙二醇甲(乙)醚醋(丙)酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丁酮、二甲苯等，通常选用混合溶剂。
上述耐高温涂料中，用作B组分的含NCO基的聚氨酯固化剂是六亚甲基二异氰酸酯的二聚体或三聚体、甲苯二异氰酸酯的三聚体、甲苯二异氰酸酯与三羟甲基丙烷的加成物等。
本发明的玻璃钢格栅用耐高温涂料在制备时，先将有机树脂用有机硅树脂改性后，制得的有机硅树脂改性的有机树脂与A组分配方中的全部粉状物料充分搅拌均匀，用溶剂调至适宜研磨的粘度，用砂磨机研磨至细度≤20μm，再加入A组分的其余物料搅拌均匀即得A组分。使用时将A组分和B组分按规定比例混合并充分搅拌均匀，再根据施工方式用溶剂调至适宜施工的粘度即可施工。通常采用喷涂，粘度控制在25～30秒。
本发明的耐高温涂料可采用多种方式固化，常温(20℃)下放置24小时，或者是100℃固化20～30分钟，通常优选后种方式。
本发明的耐高温涂料可以用作玻璃钢格栅的底漆，也可用作面漆或者用作底面合一漆。
本发明的技术效果：采用本发明的技术方案所获得的耐高温涂料，施涂在玻璃钢格栅表面对其进行耐高温保护。一旦发生意外，当火焰和/或高温辐射到涂覆本发明耐高温涂料的玻璃钢格栅上，开始的热量被有机硅改性的有机树脂的热分解所消耗，热分解的树脂残留的有机硅结构，与涂料中的高温稳定的颜料和填料等一起熔融交联成一体覆盖在玻璃钢格栅表面，形成不燃性保护层，避免格栅底材被破坏。涂料中的阻燃-抑烟剂一方面也熔入保护层中，与其他成分一起起到阻燃作用；另一方面，本发明技术方案中所确定的阻燃-抑烟剂它会通过Lewis酸或还原偶合机理，促进炭层的生成和减少烟量释放，从而起到抑烟的作用。这样，不仅能在高温或燃烧时保护玻璃钢格栅，而且在阻燃保护层存在下和较低的烟密度下，有利于被困人员逃生并为外界救援争取更长的时间。即便在正常情况下，由于本发明的耐高温涂料采用了本发明技术方案中所确定的有机硅改性的有机树脂和含NCO基的聚氨酯固化剂以及所确定的偶联剂，使得该涂料对玻璃钢格栅的附着力提高，有机硅树脂的引入对涂层的耐候性提高十分有利，因此，该涂料对玻璃钢格栅的保护期延长，特别是添加紫外光吸收或屏蔽剂微晶粉后，由于微晶粉特有的二维片状结构，在涂料中分散后可形成较好的层状屏蔽作用，对提高涂层耐候性更有利，使得本发明涂料用作面漆或底面合一漆时，在户外使用其耐候性大大提高。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。实施例中的数量为重量份，除另有说明外，原料规格均为市售工业品。
实施例1  制备有机硅树脂改性的有机树脂
1、配方见表1
表1
原料名称 规格                  用量
树脂1 树脂2 树脂3 树脂4
有机硅树脂1 芳基/烷基比0.8   45   40   -   25
有机硅树脂2 芳基/烷基比0.3   -   -   20   -
有机树脂 环氧树脂丙烯酸树脂聚酯树脂聚酰亚胺树脂 601#   55   -   -   -
  -   60   -   -
  -   -   80   -
  -   -   -   75
羟值，mgKOH/g   79   48   75   37
有机硅树脂占树脂总量的百分数，％ 45 40 2 25
表1中：有机硅树脂1中，芳基为苯基，烷基中20％为乙基，80％为甲基；
       有机硅树脂2中，芳基为苯基，烷基中20％为异丙基，其余为甲基；
       树脂1为有机硅树脂改性环氧树脂；
       树脂2为有机硅树脂改性丙烯酸树脂；
       树脂3为有机硅树脂改性聚酯树脂；
       树脂4为有机硅树脂改性聚酰亚胺树脂。
2、工艺：按表1配方将各组分加入反应瓶内，搅拌加热至180℃并保温至测得羟值符合要求，即可降温出料，分别得到树脂1～4，保存备用。
实施例2制备本发明玻璃钢格栅用耐高温涂料1
1、配方见表2
表2
            组分          原料名称及规格   用量
A组分 ①有机硅改性的有机树脂 实施例1自制的树脂1，固体含量65％    40
②颜料 云母氧化铁    10
  填料 氢氧化铝    2
云母粉    6
滑石粉    7
陶瓷粉    4
玻璃粉    6
③助剂  阻燃-抑烟剂 聚磷酸铵   2.5
        偶联剂 三(二辛酯磷酰氧基)钛酸异丙酯   2.0
        固化促进剂 二月桂酸二丁基锡   0.5
④溶剂 二甲苯/乙二醇乙醚醋酸酯/丁酮(7∶2∶1)   20
B组分 含NCO基的聚氨酯固化剂 甲苯二异氰酸酯的三聚体，固体含量50％ 20
2、制备A组分：将表2中有机硅改性的有机树脂，与全部颜料和填料充分搅拌均匀，加入部分溶剂调至适合用砂磨机研磨的粘度，在砂磨机内研磨至细度≤20μm，再加入表2中A组分的其余物料搅拌均匀即为耐高温涂料1的A组分。
3、施工：将上述制备的耐高温涂料1的A组分100份与表2中的B组分20份混合(A∶B＝5∶1)，充分搅拌均匀，再用溶剂稀释至粘度为25～30秒，喷涂于经丙酮擦拭过的干燥的玻璃钢格栅上，100℃固化20分钟，也可在20℃下放置24小时即可。该涂料适合作户内用玻璃钢格栅的面漆，也可用作外用玻璃钢格栅的底漆。
4、性能检验：将上述玻璃钢格栅用液化气火焰(约900℃)烧30分钟，该格栅上的涂层不脱落，而且玻璃钢格栅强度仍能达到产品要求。在用液化气火焰烧格栅表面的涂层时，产生的烟密度≤2级。用合成海水浸泡240小时不起泡、无片状剥落。
实施例3制备本发明玻璃钢格栅用耐高温涂料2
1、配方见表3
表3
              组分           原料名称及规格   用量
A组分 ①有机硅改性的有机树脂 实施例1自制的树脂2，固钵含量65％    25
实旋例1自制的树脂3，固体含量65％    20
②颜料 二氧化钛    4
  填料 复合金属氧化物    10
云母粉    6
陶瓷粉    4
玻璃粉    6
③助剂  阻燃-抑烟剂 烷基二茂铁    1.3
硼酸锌，超细    2.2
    偶联剂 复合磷酸型单烷基类钛酸酯     1.7
γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷     1.0
    固化促进剂 二月桂酸二丁基锡     0.8
    紫外光屏蔽剂 微晶粉      1
④溶剂 二甲苯/乙二醇乙醚醋酸酯/丁酮(7∶2∶1)     17
B组分 含NCO基的聚氨酯固化剂 六亚甲基二异氰酸酯三聚体，固体含量65％ 10
2、制备A组分：按表3配方用实施例2制备工艺制得耐高温涂料2的A组分。
3、施工：将上述制备的耐高温涂料2的A组分100份与表3中的B组分10份混合(A∶B＝10∶1)，其余操作同实施例2。该涂料特别适合作户外用格栅的面漆。
4、性能检验：方法及结果均同实施例2，户外使用其耐候性优于耐高温涂料1。
实施例4制备本发明玻璃钢格栅用耐高温涂料3
1、配方见表4
表4
               组分          原料名称及规格    用量
A组分 ①有机硅改性的有机树脂 实施例1自制的树脂4，固体含量65％     45
②颜料 二氧化钛     4
  填料 复合金属氧化物     10
云母粉     6
陶瓷粉     4
玻璃粉     6
③助剂  阻燃-抑烟剂 烷基二茂铁     1
硼酸锌，超细    1.5
        偶联剂 复合磷酸型单烷基类钛酸酯    1.7
γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷    1.8
        固化促进剂 二月桂酸二丁基锡    1.8
        紫外光屏蔽剂 微晶粉     1
④溶剂 二甲苯/乙二醇乙醚醋酸酯/丁酮(7∶2∶1)     17
  B组分 含NCO基的聚氨酯固化剂 六亚甲基二异氰酸酯三聚体，固体含量90％ 10
2、制备A组分：按表4配方用实施例2制备工艺制得耐高温涂料3的A组分。
3、施工：将上述制备的耐高温涂料3的A组分100份与表4中的B组分10份混合(A∶B＝10∶1)，其余操作同实施例2。该涂料特别适合户外用玻璃钢格栅，可以底面合一。
4、性能检验：方法及结果均同实施例3。
本发明的耐高温材料除用于玻璃钢格栅外，也可用于其他需要耐高温的玻璃钢制品及车站、码头、交通工具、仓贮等人员密度大、需要重点防火的场合。

Claims (5)

1、一种玻璃钢格栅用耐高温涂料，它是由A组分和B组分组成的双组分涂料，其特征在于：A组分的组成为：
①有机硅树脂改性的有机树脂30～45份，该树脂的羟值为30～85mgKOH/g，改性用的有机硅树脂占该树脂总量的5～55％；
②高温稳定的颜料和填料                    30～40份；
③助剂                                    5～15份；
其中：阻燃-抑烟剂                         3～8份；
      偶联剂                              2～8份；
      固化促进剂                          0.5～3份；
      紫外光吸收或屏蔽助剂                0～3份；
④溶剂                                    15～30份；
B组分是含NCO基的聚氨酯固化剂；
使用时，按A组分∶B组分＝5～10∶1混合；以上份数均为重量份，百分数为重量百分数。
2、根据权利要求1所述的耐高温涂料，其特征在于：所述有机硅改性的有机树脂，改性用的有机硅树脂规格是芳基/烷基比为0.2～1.2，其中：芳基为苯环或/和取代了的苯环；烷基为C1～C4的饱和或不饱和烃基，或者是烃基中的氢被卤元素部分取代。
3、根据权利要求1或2所述的耐高温涂料，其特征在于：所述有机硅改性的有机树脂中的有机树脂是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、饱和聚酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚酰亚胺树脂中的一种或几种。
4、根据权利要求1所述的耐高温涂料，其特征在于：所述助剂中的阻燃-抑烟剂是硼系化合物、磷系化合物，或者是IIIA、VA、VIII族金属元素的氧化物、水合氧化物、氢氧化合物、卤化物或有机化合物中的一种或几种。
5、根据权利要求1所述的耐高温涂料，其特征在于：所述助剂中的紫外光吸收或屏蔽助剂最适宜的是微晶粉，它具有高纵横比的二维片状结构，其化学式为：KAl2(AlSi3O10)(OH)2，其典型组成如下：
SiO2       45.7％；           Al2O3   30.51％；
K2O        11.63％；          Fe2O3   2.5％；
MgO         1.65％；           Na2O     0.12％；
CaO         0.59％；           TiO2     0.07％；
MnO2       0.09％；           P2O5    0.03％；以上均为重量百分数。
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