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一种氧化石墨烯改性的非膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料及方法技术

技术编号:13494641 阅读:162 留言:0更新日期:2016-08-07 18:00
本发明专利技术涉及一种氧化石墨烯改性的非膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料及方法,成分包括:氧化石墨烯、常用非膨胀型防火涂料。其特征是:利用氧化石墨烯具有的优异力学性能,较好的热稳定性、化学稳定性以及耐腐蚀性等特点,将其以一定的质量百分比加入常用非膨胀型防火涂料中制得。在经济实用的基础上,一定量氧化石墨烯的加入可以明显改善涂料与基材的粘结性能,具有良好的防火、防腐双功能效果,尤其能显著改善现有非膨胀型钢结构防火涂层力学性能差的特点,可有效预防涂层在施工和使用过程中各种荷载作用下的空鼓、剥落、开裂等现象,保证防火防腐涂层的可靠性和安全性,可广泛用于各类钢结构构件的防火、防腐防护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料
,具体涉及一种氧化石墨烯改性的非膨胀型钢结构防火 防腐双功能涂料。
技术介绍
钢材因其自身强度高、重量轻、抗震性能佳和可靠性高等众多优点被工程师们所 青睐,越来越多的以钢结构或钢混结构为主的大跨度,大悬挑,超高层等超高超限结构不断 诞生。与此同时,由火灾和腐蚀所带来的问题就亟待解决。钢材本身的耐火性能较差,当温 度为500°C时,钢材的屈服强度将降至常温下强度的一半,温度达到600°C时,钢材将基本丧 失全部强度和刚度。 火灾会给人类社会造成巨大的生命财产损失,尤其是在经济发达地区,人口越稠 密,物资越集中,火灾越容易发生、扩展和蔓延,火灾造成的损失更惨重。根据我国公安部消 防局统计公布的数据显示:2011年,全国共接报火灾12.5万起,死亡1108人,受伤571人,直 接财产损失20.6亿元;2012年,全国共接报火灾15.2万起,死亡1028人,受伤575人,直接财 产损失21.8亿元。 腐蚀给人类带来的损失也是很大的。据有关资料统计,世界上每年因腐蚀而报废 的金属材料和设备相当于生产量的20%以上,其中钢铁的腐蚀是最主要的。 石墨烯是最近几年发展起来的一种新型无机纳米材料。单层石墨烯仅有一个碳原 子的厚度,它是由碳原子以SP2杂化轨道连接形成并可无限扩展的二维晶体,碳原子规整的 排列于平面六边形蜂窝状点阵结构单元之中,可以看成是剥离的单层石墨分子。石墨烯独 特的二维结构使得它具有出众的力学、电学、光学等性能,被认为是当今世界上发现的最优 质的材料。 石墨烯具有热稳定性、化学稳定性以及耐腐蚀性等特点,将其作为填料加入聚合 物纳米复合材料中,不仅能发挥其自身的纳米尺寸效应,也可以将其所具备的优异性能赋 予聚合物基体,使复合材料的相关性质有所提高,甚至出现质的飞跃。 多种钢结构防火保护材料和方法相继被各国开发和采用,如粘贴无机防火板、柔 性卷材、纤维板,钢结构防火涂料和结构内部通水等,其中防火涂料因其重量轻,耐火时间 长,耐久性好,施工方便等诸多优点而被广泛采用。 钢结构防火涂料根据防火机理分为膨胀型和非膨胀型二大类,膨胀型防火涂料厚 度较薄,遇火后自身发泡膨胀,形成比原始厚度大数十倍的碳质层而起到防火阻燃效果;非 膨胀型防火涂料主要成分为无机绝热材料。现有防火、防腐涂料大都比较单一,防火涂料的 防腐性能较差,而防腐涂料的防火性能又不好。很多时候基材进行防火的同时需要先进行 防腐处理,目前普遍采用的是将两种涂料混合使用,这会导致施工周期增长,成本增加;有 时两种涂料的结合不理想,容易出现剥离脱落等现象。目前现有技术制备防火防腐双功能 涂料的方法主要集中在膨胀型,对于非膨胀型防火防腐双功能涂料主要有以下几种方法: 1,中国专利申请日为2006年11月15日,申请号为200610022262.3,公布号为CN 1948404 A,公布日为2007年4月18日,为"非膨胀型钢结构防火防腐涂料"所述的 涂料是由如下重量份的组分组成:基料50~60,膨胀蛭石4~8,云母粉8~12,空心漂珠6~ 10,膨胀珍珠岩10~15,三聚磷酸二氢铝8~14, Si02改性偏硼酸钡6~9,水105~115。该涂 料是一种用于钢结构防火防腐保护的非膨胀型双功能涂料。 2,中国专利申请日为2011年5月16日,申请号为201110125726.4,公布号为CN 102249708 A,公布日为2011年11月23日,为"一种厚型钢结构防腐、防火一体化涂 层的制备方法"所述的涂料是一种先分别制备耐火型钢结构防腐底漆和厚型钢结构防火涂 料,再经过钢结构表面清洁处理、涂敷防腐底漆、打磨、涂覆防火涂料等步骤而获得的乳 液一一水泥一一硅酸铝纤维体系厚型钢结构防腐、防火涂层。该专利技术综合成本低,具有集防 腐、防火于一体,适用于航天、石油、化工、电力、冶金、国防、轻纺工业等各类建筑物承重钢 结构构件的防腐、防火防护。 虽然已经有一些制备非膨胀型防火防腐双功能涂料的方法,但将石墨烯优异的特 性应用到非膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料的报道至今还没有;另外,现有技术制备的 非膨胀型防火防腐双功能涂料虽然具有一定的防火防腐功能,但其粘结性能和力学性能很 难同时得到很好地满足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为解决现有非膨胀型钢结构防火防腐涂料粘结性能和力学性 能差、耐腐蚀性和耐火性能仍需提高的缺陷,现提供一种氧化石墨烯改性的非膨胀型钢结 构防火防腐双功能涂料。它提高了涂层的粘结性能,具有良好的防火、防腐双功能效果,尤 其能显著改善现有非膨胀型涂料力学性能差的特点。为了达到上述目的,本专利技术的各个技术方案如下: 本专利技术第一个技术方案,按照质量百分比,面料组成成分及质量配比包括: 多孔型材料 35~45%,具有隔热及绝热作用; 水泥 12~20% 氧化石墨烯0.3~3% 纤维类物质 0.5~3%。 去离子水,为余量。 所述多孔型材料材料,按照质量百分比,其组成成分及质量配比又包括为: 蛭石 25~35% 珍珠岩 2:5~35% 高岭土 10~20% 轻钙 15~25% 云母 15~30% 本专利技术第二个技术方案,底层料组成成分及质量配比包括: 面料 30~45%,直接采用技术方案一中的面料; 界面剂15~20%,为乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液,简称VAE乳液; 去尚子水,为余量。 本专利技术第三个技术方案,一种氧化石墨烯改性的非膨胀型钢结构防火防腐双功能涂 料,其特征在于,利用氧化石墨烯具有的优异力学性能,较好的热稳定性、化学稳定性以及 耐腐蚀性等特点,分别将氧化石墨烯加入常用的非膨胀型钢结构防火涂料的面料和底层料 中,制得石墨稀改性的防火涂料。所述非膨胀型钢结构防火涂料,选择能够和氧化石墨稀良 好地混溶而不发生不良反应的防火涂料。 基于本专利技术第三个技术方案,需要保护的两个实施例技术方案: 一种氧化石墨烯改性的非膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料使用方法,包括如下步 骤: 第一步,打底层施工: 按照各个组分质量相对于总质量的百分比进行配比,用专用界面剂:YC-1:氧化石墨 烯:水=1:3:0.03:2.5,具体说,先将氧化石墨烯放入水中,采用搅拌机搅拌均匀,再将专用 界面剂倒入搅拌均匀,最后将YC-1涂料倒入,搅拌均匀呈厚浆状; 然后刷涂在钢板件表面,厚度达到1~2mm; 等待打底层全部凝固硬化; 第二步,面料涂抹: 按照各个组分质量相对于总质量的百分比进行配比,设定YC-1:氧化石墨烯:水=1: 0.01:0.99,具体说,先将氧化石墨烯放入水中,采用搅拌机搅拌均匀,再将YC-1涂料倒入, 用搅拌机搅拌5~lOmin成均勾厚衆状。 一种氧化石墨烯改性的非膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料使用方法,包括如下步 骤: 第一步,打底层施工: 按照各个组分质量相对于总质量的百分比进行配比,用专用界面剂:NH(LG):氧化石墨 烯:水=1:3:0.06:2.5,具体说,先将氧化石墨烯放入水中,采用搅拌机搅拌均匀,再将专用 界面剂倒入搅拌均匀,最后将NH( LG)涂料倒入,搅拌均匀呈厚浆状; 然后刷涂在钢板件表面,厚度达到1~2mm; 等待打底层全部凝固硬化; 第二步,面料涂抹: 按照各个组分质量相对于总质量的百分比进行配比,设定NH本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种氧化石墨烯改性的非膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料面料,其特征在于,按照质量百分比,面料组成成分及质量配比包括:所述多孔型材料材料,按照质量百分比,其组成成分及质量百分配比又包括为:

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:陈素文王艳军
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:上海;31

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