一种相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料，包括组分A与组分B，以重量份计，所述组分A包括80‑100份的基料与13‑31份的防火阻燃剂，所述基料包括PEG‑三聚氰胺共聚树脂，所述防火阻燃剂包括负载聚磷酸铵的膨胀珍珠岩和负载氯化石蜡的膨胀石墨，所述组分B包括环氧树脂，所述组分A与组分B的质量比为(0.8‑1.25)：1。本发明专利技术还相应提供一种上述钢结构防火涂料的制备方法。本发明专利技术中的钢结构防火涂料在中低温下可抑制温度快速上升、防火效率高。

Phase change heat absorption, expansion and flame-retardant steel structure fire retardant coating and preparation method thereof

The invention discloses a phase change heat absorbing, intumescent and flame retardant fire retardant coating for steel structure, comprising component A and component B in weight. The component A comprises 80 100 phr of base material and 13 31 phr of fire retardant. The base material includes PEG melamine copolymer resin and the fire retardant includes the expansion of ammonium polyphosphate loaded. Expanded perlite and expanded graphite loaded with chlorinated paraffin. Component B includes epoxy resin. The mass ratio of component A to component B is (0.8_1.25):1. The invention also provides a preparation method of the steel structure fire retardant coating. The steel structure fire retardant coating in the invention can restrain the rapid rise of temperature and high fire efficiency under medium and low temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料及其制备方法
本专利技术属于防火材料
，尤其涉及一种钢结构防火涂料及其制备方法。
技术介绍
钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。因自重较轻，且施工简便，其广泛应用于大型厂房、场馆、超高层建筑等领域。钢材是一种自身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，钢材构件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、候机厅等采用钢材作为结构件都很普遍。`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。钢结构在温度超过250℃时其材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发生蓝脆和徐变现象。钢结构通常在450-650℃中就会失去承载能力，发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，因过大的形变而不能继续使用。钢结构在温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载，强度几乎为零。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。因此，对钢结构进行防火保护势在必行。钢结构表面的钢结构防火涂料具有防火隔热作用，防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度，避免钢结构失去支撑能力而导致建筑物垮塌。超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度为3mm(含3mm)以内的、装饰效果较好、高温时能膨胀发泡、耐火极限一般在2h以内的钢结构防火涂料。该类钢结构防火涂料一般为溶剂型体系，具有优越的黏结强度、耐候耐水性好、流平性好、装饰性好等特点；在受火时缓慢膨胀发泡形成致密坚硬的防火隔热层，该防火层具有很强的耐火冲击性，延缓了钢材的温升，有效保护钢构件。涂覆在钢结构上的超薄型或薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理是防火涂料层在受火时膨胀发泡，形成泡沫，泡沫层不仅隔绝了氧气，而且因其质地疏松而具有良好的隔热性能，可延滞热量传向被保护基材的传输速度。由于该类防火涂料涂层超薄，使得使用量较厚型、薄型钢结构防火涂料大大减少，从而降低了工程总费用，又使钢结构得到了有效的防火保护。中国专利技术专利200710196405.7公开了防火用的膨胀性多组分环氧树脂涂料及其用途，含有组分A、固化剂组分B和膨胀组分C，组分A含有至少一种环氧树脂和至少一种乙烯基酯，组分B含有至少一种用于环氧树脂的固化剂，组分C含有至少一种酸成分、至少一种碳源和至少一种气体生成剂，其中组分A和B以抑制反应的方式彼此分开存在，并在混合时才反应，发生聚合。中国专利技术专利201610091765.X公开了水性钢结构防火涂料及其制备方法，由下述重量配比的主要原料制备而成：聚磷酸铵15-23，三聚氰胺11-13，季戊四醇6-12，水性环氧树脂7-13，羟基丙烯酸乳液11-15，酚醛树脂6-10，蒙脱石2-6，去离子水19-25，增稠剂1.0-1.8，分散剂2-4，消泡剂0.14-0.22。中国专利技术专利201610091597.4公开了一种钢结构防火涂料及其制备方法，由下述重量配比的主要原料制备而成：聚磷酸铵19-23份，三聚氰胺9-17份，季戊四醇7-14份，硅溶胶4-9份，醋丙乳液8-11份，高氯化聚乙烯树脂5-11份，玻璃纤维粉3-6份，去离子水20-24份，增稠剂1.2-2.2份，分散剂2-4份，消泡剂0.2-0.3份。中国专利技术专利201610091589.X公开了钢结构超薄膨胀型防火涂料及其制备方法，由下述重量配比的主要原料制备而成：聚磷酸铵17-20份，三聚氰胺10-15份，季戊四醇6-10份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液6-12份，热塑性丙烯酸树脂4-8份，聚氯乙烯树脂5-10份，轻质碳酸钙3-7份，甲基纤维素2.5-3.5份，去离子水18-26份，增稠剂1-2份，分散剂3.5-5.0份，消泡剂0.1-0.3份。中国专利技术专利200810046370.3公开了一种磷-氮超薄膨胀型钢结构防火涂料，由改性丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和醇酸树脂组成的基料树脂40-75份，膨胀阻燃剂50-70份，钛白粉8-12份，碳酸钙8-12份，由二甲苯和醋酸丁酯组成的混合溶剂18-35份组成。虽然以上研究工作取得了一些喜人成果，但是，现有钢结构膨胀防火涂料不能在中低温范围抑制温度快速上升、防火效率不高，因此，研发出在一种中低温下可抑制温度快速上升、防火效率高的钢结构的防火涂料是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种防火效率高的、在中低温下相变吸热、高温下膨胀成泡沫炭层以隔热保护钢结构的防火涂料，并相应提供一种该涂料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料，包括组分A与组分B，以重量份计，所述组分A包括80-100份的基料与13-31份的防火阻燃剂，所述基料包括PEG-三聚氰胺共聚树脂，所述防火阻燃剂包括负载聚磷酸铵的膨胀珍珠岩和负载氯化石蜡的膨胀石墨，所述组分B包括环氧树脂，所述组分A与组分B的质量比为(0.8-1.25)：1。上述相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料中，优选的，所述防火阻燃剂包括以下重量份的组分：上述相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料中，优选的，所述组分A还包括以下重量份的辅助添加剂：上述辅助添加剂中，防尘剂选用聚氧乙烯醚油酸酯，催干剂选用异辛酸锌，消光粉选用德固赛公司生产的型号为TS100的消光粉，流平剂选用东莞市摩能化工有限公司生产的MONENG-1105改性聚二甲基聚硅氧烷，分散剂选用佛山市顺德天邦助剂有限公司生产的型号为4010T的分散剂。上述辅助添加剂中，纳米二氧化锡可作为抑烟剂，在火灾条件下具有转化和抑制烟气、减小烟雾毒害的作用，同时纳米二氧化锡还具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，对可见光具有良好的通透性。上述相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料中，优选的，所述环氧树脂为环氧树脂E44，一般控制环氧树脂的羟基值为1.0moL/kg，环氧值为4.2moL/kg，防火涂料的内羟基含量为3.79moL/kg为最优选择。环氧树脂的羟基值影响涂料的固化、交联强度、凝胶时间等性能，实验研究表明，本专利技术中采用环氧树脂E44最终得到的防火涂料的综合性能最优。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备PEG-三聚氰胺共聚树脂、负载聚磷酸铵的膨胀珍珠岩与负载氯化石蜡的膨胀石墨；(2)将步骤(1)中制备得到的PEG-三聚氰胺共聚树脂、负载聚磷酸铵的膨胀珍珠岩与负载氯化石蜡的膨胀石墨与双季戊四醇、三聚氰胺、辅助添加剂混合后研磨过筛得到组分A；(3)将组分A与组分B混合后，加入稀释剂调节粘度，搅拌即得钢结构的防火涂料。上述制备方法中得到的防火涂料在使用时，采用喷涂或刷涂的方式涂覆于钢材料表面即可。上述制备方法中，优选的，所述PEG-三聚氰胺共聚树脂的制备方法包括以下步骤：将20-30份三聚氰胺和40-60份甲醛(质量分数为37％)加入反应釜中，调节pH值为6.5-7.5，加热至50-60℃反应20min，再加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料，其特征在于，包括组分A与组分B，以重量份计，所述组分A包括80‑100份的基料与13‑31份的防火阻燃剂，所述基料包括PEG‑三聚氰胺共聚树脂，所述防火阻燃剂包括负载聚磷酸铵的膨胀珍珠岩和负载氯化石蜡的膨胀石墨，所述组分B包括环氧树脂，所述组分A与组分B的质量比为(0.8‑1.25)：1。

【技术特征摘要】
1.一种相变吸热、膨胀阻燃的钢结构防火涂料，其特征在于，包括组分A与组分B，以重量份计，所述组分A包括80-100份的基料与13-31份的防火阻燃剂，所述基料包括PEG-三聚氰胺共聚树脂，所述防火阻燃剂包括负载聚磷酸铵的膨胀珍珠岩和负载氯化石蜡的膨胀石墨，所述组分B包括环氧树脂，所述组分A与组分B的质量比为(0.8-1.25)：1。2.根据权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于，所述防火阻燃剂包括以下重量份的组分：3.根据权利要求2所述的钢结构防火涂料，其特征在于，所述组分A还包括以下重量份的辅助添加剂：4.根据权利要求1或2或3所述的钢结构防火涂料，其特征在于，所述环氧树脂为环氧树脂E44。5.一种如权利要求3或4所述的钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备PEG-三聚氰胺共聚树脂、负载聚磷酸铵的膨胀珍珠岩与负载氯化石蜡的膨胀石墨；(2)将步骤(1)中制备得到的PEG-三聚氰胺共聚树脂、负载聚磷酸铵的膨胀珍珠岩与负载氯化石蜡的膨胀石墨与双季戊四醇、三聚氰胺、辅助添加剂混合后研磨过筛得到组分A；(3)将组分A与组分B混合后，加入稀释剂调节粘度，搅拌即得钢结构的防火涂料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述PEG-三聚氰胺共聚树脂的制备方法包括以下步骤：将20-30份三聚氰胺和40-60份甲醛加入反应釜中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡云楚，袁利萍，王琼，文瑞芝，黄自知，王文磊，胡进波，吴袁泊，李慧，陈秋菊，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43