一种厚型钢结构防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及钢结构防火涂料，尤其涉及一种厚型钢结构防火涂料及其制备方法。厚型钢结构防火涂料，由以下质量百分数的原料构成：1‑50%的水泥粘结料、1‑20%的粉煤灰、1‑30%的耐火粘土、1‑30%的碳酸钙、1‑20%的疏水性二氧化硅气凝胶、1‑20%的膨胀珍珠岩、0.01‑2%的引气剂、0.01‑2%的保水剂、0.01‑5%的阻燃剂、0.01‑2%的触变剂、0.1‑5%的纤维。上述涂料能解决上述现有钢结构防火技术的不足的问题，可以大幅度的提高钢结构防火涂料的隔热防火能力。

【技术实现步骤摘要】
一种厚型钢结构防火涂料及其制备方法
本专利技术涉及钢结构防火涂料，尤其涉及一种厚型钢结构防火涂料及其制备方法有关。
技术介绍
钢结构作为高层建筑结构的一种形式，以其强度高、质量轻，并有良好的延伸性、抗震性和施工周期短等特点，在建筑业中得到广泛应用，尤其在超高层及大跨度建筑等方面显示出强大的生命力。根据国内外有关资料报道及有关机构的试验和统计数字表明，钢结构建筑的耐火性能较砖石结构和钢筋混凝土结构差，钢结构最致命的弱点是钢的耐火性能非常差，钢的内部晶体组织对温度非常敏感，钢材的机械强度随温度的升高而降低，在500℃左右，其强度下降到40%～50%，钢材的力学性能，诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降，很快失去支撑能力，导致建筑物垮塌。钢虽然为不燃烧材料，但却是热的良导体，一旦遇到高温火焰其支撑力便会在一定时间内遭到破坏。常用钢结构构件的耐火极限只有15～30min。说明未覆盖耐火保护层的钢构件的耐火极限距离防火规范的要求距离很大，根本不能满足火灾情况下对建筑防火的要求。超薄型或薄型防火涂料具有涂覆厚度薄、饰面型好等特点，被广泛应用于建筑防火，防火涂料层在受火时膨胀发泡，形成一层致密的防火隔热层。但是现有的防火涂料在发泡初期隔热能力较低，发泡后耐火时间极限及耐受温度都不理想。厚型防火涂料在受火时涂层基本上不发生体积变化，依靠涂层热导率低，延滞了热量传向被保基材的速度，防火涂料的涂层本身是不燃的，屏障热辐射作用，避免了火焰和高温直接攻击.还有涂料中的有些组分遇火相互反应而生成不燃气体的过程是吸热反应，也消耗了大量的热，有利于降低体系温度，但这类涂料的导热率往往较大，隔热效果差.为了取得一定的防火隔热效果，往往需要达到一定的厚度才能达到一定的防火隔热性能要求。且增加了钢结构的荷载，并且导致施工非常困难，特别是面对钢结构复杂的轮廓时。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种厚型钢结构防火涂料及其制备方法，它至少能解决上述现有钢结构防火技术的不足，可以大幅度的提高钢结构防火涂料的隔热防火能力。为解决上述问题，采用了如下技术手段：一种厚型钢结构防火涂料，包括有按重量百分比计的如下组分：1～50%的水泥粘结料；1～20%的粉煤灰；1～30%的耐火粘土；1～30%的碳酸钙；1～20%的疏水性二氧化硅气凝胶；1～20%的膨胀珍珠岩；0.01～2%的引气剂；0.01～2%的保水剂；0.01～5%的阻燃剂；0.01～2%的触变剂；0.1～5%的纤维。在一个实施例中，组分配比是：30%的水泥粘结料；8%的粉煤灰；11%的耐火粘土；15%的碳酸钙；10%的疏水性二氧化硅气凝胶；23%的膨胀珍珠岩；0.03%的引气剂；0.4%的保水剂；1%的阻燃剂；0.07%的触变剂；1.5%的纤维。在一个实施例中，所述水泥粘结料优选为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、火山灰水泥一种或几种的组合。在一个实施例中，所述疏水性二氧化硅气凝胶优选为表面经过硅烷基疏水基团取代羟基的一种球形颗粒，直径在1～100nm。在一个实施例中，所述疏水性二氧化硅气凝胶的密度优选为30～100kg/m³。在一个实施例中，所述膨胀珍珠岩优选为开放孔的内部多孔的一种轻质填料，堆积密度为40～100kg/m³，粒径在5mm以下。在一个实施例中，所述引气剂优选为十二烷基硫酸钠，其他的例如松香树脂类、脂肪醇磺酸盐类、皂苷类以及蛋白质盐、石油磺盐酸等引气剂也可以替代本专利技术中的十二烷基硫酸钠，但成本会增加，或者使用条件受限制。在一个实施例中，所述保水剂优选为羟丙基甲基纤维素，其他的例如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等也可以替代本专利技术中的羟丙基甲基纤维素，但成本会增加，或者保水性能受限制。在一个实施例中，所述阻燃剂优选为氢氧化铝，其他的例如有机阻燃剂和无机阻燃剂，卤系阻燃剂和非卤系阻燃剂。也可以替代本专利技术中的氢氧化铝作为阻燃剂，但成本会增加，或者环保、毒性问题受限制。在一个实施例中，所述纤维优选为硅酸铝纤维，直径在5mm以下，长度小于15mm。厚型钢结构防火涂料的制备方法，包括如下步骤：S1：按照组合物配比对各组合物进行备料；S2：将疏水性二氧化硅气凝胶加入到为40～60vol.%的酒精水溶液中配成粘度为600～1000pa•s的溶液，形成疏水性二氧化硅气凝胶悬浊液；S3：将膨胀珍珠岩倒入S2所得悬浊液中搅拌；S4：将S3所得悬液进行脱水烘干；S5：将水泥粘结料、粉煤灰、耐火粘土、碳酸钙、保水剂、引气剂、阻燃剂、触变剂、纤维与S4中干燥后的膨胀珍珠岩混合均匀之后，得到涂料。所述的步骤S3中，搅拌速度为10～100r/pm，时间为25～60min。所述的步骤S4中，脱水烘干的温度为60～105℃，烘干时间为1～2.5h。所述的步骤S5中，混合是用无重力卧式混合机混合均匀，搅拌速度为60～120r/pm，搅拌时间为6～10min。所述的步骤S3中，膨胀珍珠岩需要经过预处理，是指将膨胀珍珠岩预先在含有1～5wt%的硅烷偶联剂的乙醇溶液中浸泡处理2～4h，再经过过滤、烘干处理；浸泡温度控制在30～45℃，膨胀珍珠岩与乙醇溶液的重量比是1：20～35；所述的硅烷偶联剂选自KH550、KH560或者KH570。本专利技术的组合物为粉末混合物。当与水混合后，形成厚型钢结构防火涂料。根据具体用途，可以通过加水量的多少来调节涂料的粘度。本专利技术进一步的实施案例可以将本专利技术的厚型钢结构防火涂料喷涂或铸造后进行凝固，制成一种板材、板条、耐火异形件。本专利技术中的硅酸盐水泥，具有火山灰性质的粉煤灰，通过C-S-H反应，可以明显提高粘结料的耐火性；同时粉煤灰和水泥的水化副产物氢氧化钙反应掉，避免氢氧化钙在高温下遇热分解，导致强度损失。本专利技术中的耐火粘土，又称无序高岭石。以高岭石为主要矿物成分的天然硅酸铝质材料，Al2O3含量>30%，耐火度>1580℃，由硅酸盐质岩石风化作用形成。当环境温度在950±50℃左右，耐火粘土的液相产生，随着莫来石晶体逐渐长大，黏土开始烧结，当温度超过1250℃，烧结基本完成，烧结好的结构可以承受高达1350～1400℃的高温，使得钢结构保持较好的稳定结构；还有一点，耐火粘土遇热，释放水蒸气，可以起到阻燃剂的作用。本专利技术中的碳酸钙作为填充料，碳酸钙在温度到825℃就热解成氧化钙和二氧化碳，这个过程是强吸热过程，同时释放的二氧化碳能阻隔氧气。本专利技术中的阻燃剂优选为氢氧化铝，氢氧化铝在300℃就热解成氧化铝和水蒸汽，这个过程是强吸热过程，同时释放的水蒸气能减缓温度的上升。本专利技术中的纤维优选为硅酸铝纤维，既可作为轻质保温隔热填料，又可作为维持高温时粘结料不丧失强度，减少收缩应力；尤其在高温粘结料二次烧结时，更能发挥作用，耐火温度高达1400℃。本专利技术的制备方法中，首先通过疏水性二氧化硅气凝胶分散于粘性溶液中，再加入开放孔膨胀珍珠岩，可以使疏水性二氧化硅气凝胶填充到开放孔膨胀珍珠岩中，极大的降低了材料的导热系数，提高了材料的隔热能力，阻挡住热量的传递以及热辐射。另外，通过将孔膨胀珍珠岩的表面进行硅烷偶联剂预处理之后，使其能更好地吸附疏水性二氧化硅气凝胶，达到了降低导热系数的效果。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，将本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描绘的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚型钢结构防火涂料，其特征在于，包括有按重量百分比计的如下组分：1～50%的水泥粘结料；1～20%的粉煤灰；1～30%的耐火粘土；1～30%的碳酸钙；1～20%的疏水性二氧化硅气凝胶；1～20%的膨胀珍珠岩；0.01～2%的引气剂；0.01～2%的保水剂；0.01～5%的阻燃剂；0.01～2%的触变剂；0.1～5%的纤维。

【技术特征摘要】
1.一种厚型钢结构防火涂料，其特征在于，包括有按重量百分比计的如下组分：1～50%的水泥粘结料；1～20%的粉煤灰；1～30%的耐火粘土；1～30%的碳酸钙；1～20%的疏水性二氧化硅气凝胶；1～20%的膨胀珍珠岩；0.01～2%的引气剂；0.01～2%的保水剂；0.01～5%的阻燃剂；0.01～2%的触变剂；0.1～5%的纤维。2.根据权利要求1所述的厚型钢结构防火涂料，其特征在于，组分配比是：30%的水泥粘结料；8%的粉煤灰；11%的耐火粘土；15%的碳酸钙；10%的疏水性二氧化硅气凝胶；23%的膨胀珍珠岩；0.03%的引气剂；0.4%的保水剂；1%的阻燃剂；0.07%的触变剂；1.5%的纤维。3.根据权利要求1所述的厚型钢结构防火涂料，其特征在于，所述水泥粘结料优选为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、火山灰水泥一种或几种的组合。4.根据权利要求1所述的厚型钢结构防火涂料，其特征在于，所述疏水性二氧化硅气凝胶优选为表面经过硅烷基疏水基团取代羟基的一种球形颗粒，直径在1～100nm；所述疏水性二氧化硅气凝胶的密度优选为30～100kg/m³。5.根据权利要求1所述的厚型钢结构防火涂料，其特征在于，所述膨胀珍珠岩优选为开放孔的内部多孔的一种轻质填料，堆积密度为40～100kg/m³，粒径在5mm以下。6.根据权利要求1所述的厚型钢结构防火涂料，其特征在于，引气剂为烷基苯磺酸盐类、松香树脂类、脂肪醇磺酸盐类、皂苷类以及蛋白质盐、石油磺盐酸中的一种或几种；优选是十二烷基硫酸钠；保水剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建新，陶书杰，郭娜娜，
申请(专利权)人：山东三木建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37