一種水性超薄鋼結構防火塗料的製作方法

2023-05-24 00:19:16 1

一種水性超薄鋼結構防火塗料的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種水性超薄型鋼結構防火塗料，其原料按重量份包括以下組分：基料50-80份、阻燃體系40-80份、氧化鐵5-13份、中間相炭微球3-10份、氫氧化鋁5-15份、磷酸鋅5-16份、硼酸鋅3-8份、可膨脹石墨5-13份、絹雲母3-5份、助劑10-30份、鄰苯二甲酸二丁酯1-5份、偶聯劑3-10份、水40-70份；其中，所述基料為環氧樹脂乳液、氯偏乳液、苯丙乳液的組合，且環氧樹脂乳液、氯偏乳液、苯丙乳液的重量份之比為1:2-5:2.5-4。本發明所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其阻燃性好，隔熱性強，耐火性優異，用於鋼結構中與基體的粘接性強，綜合性能好。
【專利說明】一種水性超薄鋼結構防火塗料

【技術領域】
[0001] 本發明涉及塗料【技術領域】，尤其涉及一種水性超薄鋼結構防火塗料。

【背景技術】
[0002] 與傳統的木質結構、磚石結構和鋼筋混凝土結構相比，鋼結構具有高強度、負載能 力強、自身質量輕、空間體積小、力學性能好、製造與安裝方便、抗震性和變形性好、施工周 期短、易於維護等許多優點，在建築中得到了廣泛的應用。但是，鋼材的機械強度對溫度的 依賴性很大，在高溫下，裸漏的鋼結構會很快出現塑性變形，產生局部破壞，造成鋼結構建 築喪失承重能力而垮塌，因此對鋼結構採取保護措施是十分必要的。
[0003] 鋼結構常用的保護措施有注水冷卻、水噴淋、包覆防火板、噴塗防火塗料、塗覆混 凝土砂漿以及纏繞無機纖維等，其中噴塗防火塗料是在構件表面形成耐火隔熱保護層，隔 絕熱量的傳遞，以提高鋼結構耐火極限，此方法施工方便、成本低、裝飾性好、低環境汙染， 維護工作量小，因此得到了人們的廣泛認可，近年來一直被大量採用。
[0004] 目前，現存的防火塗料其阻燃性、耐火性和隔熱性能欠佳，不能達到理想的要求， 需要進一步研究和開發。


【發明內容】

[0005] 本發明提出了一種水性超薄鋼結構防火塗料，其阻燃性好，隔熱性強，耐火性優 異，用於鋼結構中與基體的粘接性強，綜合性能好。
[0006] 本發明提出了一種水性超薄型鋼結構防火塗料，其原料按重量份包括以下組分： 基料50-80份、阻燃體系40-80份、氧化鐵5-13份、中間相炭微球3-10份、氫氧化鋁5-15 份、磷酸鋅5-16份、硼酸鋅3-8份、可膨脹石墨5-13份、絹雲母3-5份、助劑10-30份、鄰苯 二甲酸二丁酯1-5份、偶聯劑3-10份、水40-70份；其中，所述基料為環氧樹脂乳液、氯偏乳 液、苯丙乳液的組合，且環氧樹脂乳液、氯偏乳液、苯丙乳液的重量份之比為1:2-5:2. 5-4。
[0007] 優選地，其原料按重量份包括以下組分：基料60-70份、阻燃體系50-60份、氧化鐵 8-10份、中間相炭微球5-7份、氫氧化鋁8-10份、磷酸鋅8-10份、硼酸鋅4-6份、可膨脹石 墨7-10份、絹雲母3. 8-4. 5份、助劑20-25份、鄰苯二甲酸二丁酯1. 8-3. 5份、偶聯劑5-8 份、水50-60份。
[0008] 優選地，其原料按重量份包括以下組分：基料65份、阻燃體系54份、氧化鐵8. 9 份、中間相炭微球5. 9份、氫氧化鋁9. 6份、磷酸鋅8. 7份、硼酸鋅5. 3份、可膨脹石墨7. 6 份、絹雲母4. 2份、助劑23份、鄰苯二甲酸二丁酯3. 2份、偶聯劑6. 4份、水57份。
[0009] 優選地，所述基料中環氧樹脂乳液、氯偏乳液、苯丙乳液的重量份之比為1:4:3。
[0010] 優選地，所述阻燃體系為聚磷酸胺、三聚氰胺、氯化石蠟、季戊四醇、磷酸二氫銨、 磷酸氫二銨的組合。
[0011] 優選地，所述阻燃體系中聚磷酸胺、三聚氰胺、氯化石蠟、季戊四醇、磷酸二氫銨、 磷酸氫二銨的重量份之比為2 :0. 5 :2 :1. 5 :0. 2 :0. 3。
[0012] 優選地，所述聚磷酸銨的聚合度為500-800。
[0013] 優選地，所述氧化鐵為改性氧化鐵，所述改性氧化鐵按照以下工藝進行製備：按重 量份將4-10份氨基矽烷偶聯劑加入到20-40份甲醇和水的混合液中，調節pH為4-6,升溫 至70-78°C，在800-1300r/min的轉速下攪拌反應40-60min，其中，甲醇和水的混合液甲醇 的質量分數為40-60wt %，然後加入80-100份氧化鐵，調節溫度為70-78°C，在1200-1500r/ min的轉速下攪拌反應3. 5-5h，過濾後洗滌至洗滌液呈中性，烘乾、粉碎、過篩。
[0014] 優選地，所述氨基娃燒偶聯劑為Y _氨丙基二乙氧基娃燒、Y _氨丙基二甲氧基娃 烷、N-P-(氨乙基）-Y-氨丙基三甲氧基矽烷、N-P-(氨乙基）-Y-氨丙基甲基二甲氧基 娃燒、N- 0 -(氛乙基）-Y -氛丙基二乙氧基娃燒、N- 0 -(氛乙基）-Y -氛丙基二甲基二乙 氧基娃燒、氣乙基氣丙基二甲氧基娃燒中的一種或者多種的組合。
[0015] 優選地，其特徵在於，所述助劑為流平劑、消泡劑、分散劑、增稠劑中的一種或者多 種的組合。
[0016] 本發明所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其原料中，基料的重量份數可以為51、 51.3、52、52.4、53、53.6、54、54. 5、55、55. 6、56、56. 3、57、57. 8、58、58. 9、59、59. 4、60. 3、61、 62、63、63. 5、64、66、66. 9、67、67. 8、68、68. 5、69、70. 6、72、73、73.6、74、75、75.9、76、76.8、 77、77. 4、78、78. 9、79、79. 5 份，阻燃體系的重量份數可以為 40. 6、42、45、45. 6、46、46. 8、 47、47.9、48、48.9、49、51、52.3、53、53.6、55、55.9、57、58、58.9、60.3、61、62、63、63.8、65、 66.9、67、68、69、70、71、71.6、72、72.5、73、74、75、75.8、76、76.8、77、77. 9、78、78. 9、79、 79. 5 份，氧化鐵的重量份數可以為 5. 3、6、6. 4、7、7. 8、9、9. 3、10. 5、11、11. 4、12、12. 3、12. 7 份，中間相炭微球的重量份數可以為 3. 3、3. 6、3. 9、4、4. 3、4. 8、5. 4、5. 7、6、6. 5、7. 4、8、8. 3、 8. 9、9、9. 5 份，氫氧化鋁的重量份數可以為 5. 6、6、6. 3、7. 8、8. 9、9、9. 4、10. 3、11、11. 5、12、 12. 6、13、13. 4、14、14. 6 份，磷酸鋅的重量份數可以為 5. 6、6、6. 7、7、7. 5、8. 3、9、9. 4、10. 5、 IUlL 3、12、12. 56、13、13. 4、14、15、15. 6 份，硼酸鋅的重量份數可以為 3. 4、3. 9、4. 2、4. 6、 4. 8、4. 9、5、5. 6、6. 7、7、7. 8 份，可膨脹石墨的重量份數可以為 5. 6、6、6. 9、7. 3、8、8. 5、9、 9. 4、10. 5、11、11. 7、12、12. 5份，絹雲母的重量份數可以為3. 6、3. 9、4、4. 6、4. 9份，助劑的 重量份數可以為 10. 6、12、13、13. 5、14、14. 6、15、15. 9、16、16. 7、17、17. 5、19、19. 5、20. 3、 21、21. 5、22、22. 6、23. 5、24、24. 5、25. 6、26、26. 7、27、27. 8、28、28. 6、29、29. 4 份，鄰苯二甲 酸二丁酯的重量份數可以為 I. 2、1. 5、1. 6、1. 9、2. 1、2. 3、2. 5、2. 6、2. 8、3. 0、3. 1、3. 9、4、 4. 5、4. 8份，偶聯劑的重量份數可以為3. 6、4、4. 5、5. 6、6、6. 8、7、7. 8、8. 5、9、9. 4份，水的重 量份數可以為 42、45、48. 9、52、53. 6、54、55、56. 9、58. 9、60. 3、64、65、68、68. 7、69、69. 4 份。 [0017] 本發明中，氯偏乳液能形成很好的炭化層，耐火時間長，但其與基材的粘接強度 差，容易脫落，失去防火作用，苯丙乳液各方面的理化性能都能達到要求，但是其耐火時間 最短，且不能形成很好的炭化層，阻燃效果欠佳，將兩者與環氧樹脂乳液混合使用，使三者 可相互協同促進，提高了塗料的防火性能；氫氧化鋁可以與鐵發生反應，使鐵鏽中的鐵元素 以鐵離子形式存在，並與磷酸鋅的磷酸根離子反應相結合，形成了穩定的鈍化薄膜，起到隔 絕鐵鏽的作用，提高了塗料的耐蝕性能；氫氧化鋁受熱分解，大量吸熱並放出水汽，硼酸鋅 在高溫時分解失去結晶水，起到吸熱冷卻作用，兩者分解釋放出的水汽，起到了吸熱冷卻和 稀釋空氣中氧氣的作用，進而減慢燃燒速度，另外兩者分解生成的氧化鋁和氧化硼能附著 在塗料表面，形成一層炭化覆蓋層，既能阻擋氧氣的進入又能阻擋可燃氣體的逸出，使其不 能充分燃燒，同時避免了菸灰的形成，提高了塗料的耐火性、耐高溫性，減小了鋼結構力學 性能的損失；加入的氧化鐵、中間相炭微球、可膨脹石墨、絹雲母相互配合不僅可以起增強 的作用還可以提高塗層的耐候性和耐酸鹼性，具有一定的防腐蝕性，在不影響耐火性的前 提下，提高了炭化層的強度。
[0018] 本發明通過選擇合適的原料，調節了各乳液的含量與阻燃體系以及其他各組分之 間的匹配關係，使其處於最佳配比，使各物質的優勢得到最好的配合，得到的塗料具有良好 的力學性能，又具有良好的阻燃性能，可廣泛應用於鋼結構工程中。

【具體實施方式】
[0019] 下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用於說明本發 明，而不是用於對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發 明的保護範圍內。
[0020] 實施例1
[0021] 本發明所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其原料按重量份包括以下組分：基料50 份、阻燃體系80份、氧化鐵5份、中間相炭微球10份、氫氧化鋁5份、磷酸鋅16份、硼酸鋅3 份、可膨脹石墨13份、絹雲母3份、助劑30份、鄰苯二甲酸二丁酯1份、偶聯劑10份、水40 份；
[0022] 其中，所述基料為環氧樹脂乳液、氯偏乳液、苯丙乳液的組合，且環氧樹脂乳液、氯 偏乳液、苯丙乳液的重量份之比為1:5:2. 5。
[0023] 對本實施例所述水性超薄型鋼結構防火塗料進行性能檢測，檢測結果和 GB14907-2002技術指標如1所示。
[0024] 表1實施例1所述水性超薄型鋼結構防火塗料檢測結果和GB14907-2002 技術指標

【權利要求】
1. 一種水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，其原料按重量份包括以下組分：基 料50-80份、阻燃體系40-80份、氧化鐵5-13份、中間相炭微球3-10份、氫氧化鋁5-15份、 磷酸鋅5-16份、硼酸鋅3-8份、可膨脹石墨5-13份、絹雲母3-5份、助劑10-30份、鄰苯二甲 酸二丁酯1-5份、偶聯劑3-10份、水40-70份；其中，所述基料為環氧樹脂乳液、氯偏乳液、 苯丙乳液的組合，且環氧樹脂乳液、氯偏乳液、苯丙乳液的重量份之比為1:2-5:2. 5-4。
2. 根據權利要求1所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，其原料按重量份包 括以下組分：基料60-70份、阻燃體系50-60份、氧化鐵8-10份、中間相炭微球5-7份、氫氧 化鋁8-10份、磷酸鋅8-10份、硼酸鋅4-6份、可膨脹石墨7-10份、絹雲母3. 8-4. 5份、助劑 20-25份、鄰苯二甲酸二丁酯1. 8-3. 5份、偶聯劑5-8份、水50-60份。
3. 根據權利要求1或2所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，其原料按重量 份包括以下組分：基料65份、阻燃體系54份、氧化鐵8. 9份、中間相炭微球5. 9份、氫氧化 鋁9. 6份、磷酸鋅8. 7份、硼酸鋅5. 3份、可膨脹石墨7. 6份、絹雲母4. 2份、助劑23份、鄰 苯二甲酸二丁酯3. 2份、偶聯劑6. 4份、水57份。
4. 根據權利要求1-3中任一項所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，所述基 料中環氧樹脂乳液、氯偏乳液、苯丙乳液的重量份之比為1:4:3。
5. 根據權利要求1-4中任一項所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，所述阻 燃體系為聚磷酸胺、三聚氰胺、氯化石蠟、季戊四醇、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨的組合。
6. 根據權利要求5所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，所述阻燃體系中聚 磷酸胺、三聚氰胺、氯化石蠟、季戊四醇、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨的重量份之比為2 :0. 5 : 2 :1. 5 :0· 2 :0· 3。
7. 根據權利要求6或7所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，所述聚磷酸銨的 聚合度為500-800。
8. 根據權利要求1-7中任一項所述水性超薄鋼結構防火塗料，其特徵在於，所述氧化 鐵為改性氧化鐵，所述改性氧化鐵按照以下工藝進行製備：按重量份將4-10份氨基矽烷偶 聯劑加入到20-40份甲醇和水的混合液中，調節pH為4-6,升溫至70-78°C，在800-1300r/ min的轉速下攪拌反應40-60min，其中，甲醇和水的混合液甲醇的質量分數為40-60wt%， 然後加入80-100份氧化鐵，調節溫度為70-78°C，在1200-1500r/min的轉速下攪拌反應 3. 5-5h，過濾後洗滌至洗滌液呈中性，烘乾、粉碎、過篩。
9. 根據權利要求8所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，所述氨基矽烷偶聯 劑為Y _氨丙基二乙氧基娃燒、Y _氨丙基二甲氧基娃燒、N- β -(氨乙基）-γ -氨丙基二甲 氧基娃燒、Ν- β -(氨乙基）-γ -氨丙基甲基二甲氧基娃燒、Ν- β -(氨乙基）-γ -氨丙基二 乙氧基矽烷、Ν-β -(氨乙基）-γ -氨丙基三甲基二乙氧基矽烷、氨乙基氨丙基三甲氧基矽 烷中的一種或者多種的組合。
10. 根據權利要求1-9中任一項所述水性超薄型鋼結構防火塗料，其特徵在於，所述助 劑為流平劑、消泡劑、分散劑、增稠劑中的一種或者多種的組合。
【文檔編號】C09D7/12GK104293010SQ201410558755
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】胡昌悌 申請人:蕪湖縣雙寶建材有限公司