一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料及其制备方法和应用。所述防火涂料的组成以及重量百分数为：多聚磷酸铵、二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物、三聚氰胺、季戊四醇、聚合物乳液、水、二氧化钛、二氧化硅、高岭土、分散剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂。本发明专利技术采用二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物作为多聚磷酸铵膨胀型阻燃体系中的重要组分，一方面利用二乙基次膦酸铝结构中的P‑C结构具有更为优越的耐高温氧化性能、优异的抗水解性能，同时磷含量较高，使其具有高效的阻燃性能，且其结构中的铝阳离子又具有无机阻燃剂的功能，显示出良好的抑烟效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于钢结构防火涂料
，具体涉及一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
钢结构以机械强度高、承载能力强、自重轻，安装方便，施工周期短，抗震性能优良等优点，在建筑工程中发挥着独特且日益重要的作用。但是，钢结构建筑的最显著不足是耐火性不好，而提高钢结构耐火隔热性能的最好办法是在其表面施涂一层防火涂料保护层。在各类钢结构防火涂料中，目前仍以溶剂型的超薄型钢结构防火涂料应用最为广泛，但其在生产、施工中存在污染环境、危害人体健康等显著不足，虽然现在市场中已有以聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇组成的膨胀型阻燃体系作为主要阻燃剂的水性钢结构防火涂料，但是该膨胀型阻燃体系发烟量较大，而且聚磷酸铵结构中的P-O结构和铵盐基团的吸潮特性直接影响防火涂料的耐久性和耐候性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有水性钢结构防火涂料的耐久性差和耐候性差等的诸多不足，提供一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料及其制备方法和应用。本专利技术技术方案如下。一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料，该防火涂料包含如下重量百分数的组分：多聚磷酸铵7-20份二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物6-22份三聚氰胺10-15份季戊四醇7-10份聚合物乳液35-45份水适量二氧化钛0-5份二氧化硅0-5份高岭土0-5份分散剂0.1-3份消泡剂0.1-3份成膜助剂0.1-3份增稠剂0.1-3份。进一步地，采用二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物作为多聚磷酸铵膨胀型阻燃体系中的重要组分。进一步地，二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物通过以下步骤制备：先将蒙脱土与计量的二乙基次膦酸钠水溶液置于球磨机中研磨成均匀浆液，然后转移至反应器中，在搅拌下滴加计量的十八水合硫酸铝水溶液，所述十八水合硫酸铝水溶液中含有的硫酸铝的当量数与二乙基次膦酸钠的当量数相等，在滴加过程中二乙基次膦酸钠与硫酸铝发生反应，制得不溶于水的二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物，在杂化物中蒙脱土所占重量百分数为11.5%-35.5%；所述二乙基次膦酸钠水溶液的质量百分浓度为20%-50%；所述十八水合硫酸铝水溶液的质量百分浓度为10%-35%。进一步地，所述聚合物乳液选自：纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液中的一种；所述分散剂选自：磷酸盐类分散剂、聚丙烯酸盐类分散剂中的一种以上；所述消泡剂选自：有机硅烷类消泡剂中的一种；所述成膜助剂选自：醋酸乙氧基乙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、异丙醇、三乙二醇单丁醚中的一种以上；所述增稠剂选自：羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯基甲醚、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。进一步地，本专利技术中适量的水是指使所述防火涂料的固含量维持在50%-70%所需补加的水的重量。一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料的制备方法，先将由多聚磷酸铵、二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物、三聚氰胺和季戊四醇混合组成的阻燃体系，以及将二氧化钛、二氧化硅和高岭土混合组成的阻燃协效体系置于球磨机中研磨均匀后过150目筛，然后加入到由聚合物乳液、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂组成的成膜体系中，并加入水，高速搅拌分散均匀后即得到固含量50-70%的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性钢结构防火涂料。一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料在钢结构防火中的用途。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术所述的一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料，创造性的采用二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物作为多聚磷酸铵膨胀型阻燃体系中的重要组分，一方面利用二乙基次膦酸铝结构中的P-C结构具有更为优越的耐高温氧化性能、优异的抗水解性能，同时磷含量较高，使其具有高效的阻燃性能，且其结构中的铝阳离子又具有无机阻燃剂的功能，显示出良好的抑烟效果，另一方面，利用二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物中，二乙基次膦酸铝对蒙脱土的插层作用，提高蒙脱土片层对气体和热的阻隔效果，从而使所述的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料的燃烧炭层质量更好，耐火性能优异，耐久性和耐候性大大提升，发烟量显著降低，而且本专利技术所述的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料的VOC含量很低，在生产和涂装过程以及使用过程中基本不会对人员产生危害、对环境产生污染。因此，本专利技术制备的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料具备在钢结构防火中的用途。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步地具体详细描述，但本专利技术的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。以下实施例中的二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的制备方法如下：先将蒙脱土与计量的质量百分浓度为20%-50%的二乙基次膦酸钠水溶液置于球磨机中研磨成均匀浆液，然后转移至反应器中，在搅拌下滴加计量的质量百分浓度为10%-35%的十八水合硫酸铝水溶液，所述十八水合硫酸铝水溶液中含有的硫酸铝的当量数与二乙基次膦酸钠的当量数相等，在滴加过程中二乙基次膦酸钠与硫酸铝发生反应，制得不溶于水的二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物，在杂化物中蒙脱土所占重量百分数为11.5%-35.5%。实施例1基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物（蒙脱土含量11.5%）的水性超薄钢结构防火涂料，其组成和重量百分数如下:多聚磷酸铵20份二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物（蒙脱土含量11.5%）6份三聚氰胺15份季戊四醇10份硅丙乳液（50%）35份水35份二氧化钛5份高岭土5份三聚磷酸钠分散剂1.5份六偏磷酸钠分散剂1.5份BYK306消泡剂0.1份三乙二醇单丁醚成膜助剂0.6份羟甲基纤维素增稠剂0.4份先将由多聚磷酸铵20份、二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物（蒙脱土含量11.5%）6份、三聚氰胺15份和季戊四醇10份组成的阻燃体系，以及由二氧化钛5份和高岭土5份组成的阻燃协效体系置于球磨机中研磨均匀后过150目筛，然后加入到由纯丙乳液（乳液的固含量为50%）35份、三聚磷酸钠分散剂1.5份、六偏磷酸钠分散剂1.5份、BYK306消泡剂0.1份、三乙二醇单丁醚成膜助剂0.6份、羟甲基纤维素增稠剂0.4份组成的成膜体系中，并加入水35份，高速搅拌分散均匀后即得到固含量60%的本专利技术所述的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性钢结构防火涂料。将上述制备的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料按GB14907-2002《钢结构防火涂料性能测试》进行防火性能测试，测试结果为炭层膨胀倍率14，耐火时间85分钟。实施例2基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物（蒙脱土含量35.5%）的水性超薄钢结构防火涂料，其组成和重量百分数如下:多聚磷酸铵7份二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物（蒙脱土含量35.5%）22份三聚氰胺12份季戊四醇7份乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液（50%）38份水56份二氧化钛2份二氧化硅5份SS-5040分散剂0.8份FS1226消泡剂3份乙二醇单甲醚成膜助剂0.1份聚乙烯吡咯烷酮增稠剂3份先将由多聚磷酸铵7份、二乙基次膦酸铝/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料，其特征在于：该防火涂料包含如下重量百分数的组分：多聚磷酸铵                      7‑20份二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物     6‑22份三聚氰胺                        10‑15份季戊四醇                        7‑10份聚合物乳液                      35‑45份水                              适量二氧化钛                        0‑5份二氧化硅                        0‑5份高岭土                          0‑5份分散剂                          0.1‑3份消泡剂                          0.1‑3份成膜助剂                        0.1‑3份增稠剂                          0.1‑3份。

【技术特征摘要】
1.一种基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料，其特征在于：该防火涂料包含如下重量百分数的组分：多聚磷酸铵7-20份二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物6-22份三聚氰胺10-15份季戊四醇7-10份聚合物乳液35-45份水适量二氧化钛0-5份二氧化硅0-5份高岭土0-5份分散剂0.1-3份消泡剂0.1-3份成膜助剂0.1-3份增稠剂0.1-3份。2.根据权利要求1所述的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料，其特征在于，采用二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物作为多聚磷酸铵膨胀型阻燃体系中的重要组分。3.根据权利要求1或2所述的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物的水性超薄钢结构防火涂料，其特征在于，二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物通过以下步骤制备：先将蒙脱土与计量的二乙基次膦酸钠水溶液置于球磨机中研磨成均匀浆液，然后转移至反应器中，在搅拌下滴加计量的十八水合硫酸铝水溶液，所述十八水合硫酸铝水溶液中含有的硫酸铝的当量数与二乙基次膦酸钠的当量数相等，在滴加过程中二乙基次膦酸钠与硫酸铝发生反应，制得不溶于水的二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化物，在杂化物中蒙脱土所占重量百分数为11.5%-35.5%；所述二乙基次膦酸钠水溶液的质量百分浓度为20%-50%；所述十八水合硫酸铝水溶液的质量百分浓度为10%-35%。4.根据权利要求1所述的基于二乙基次膦酸铝/蒙脱土杂化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳，何经纬，钟学群，董淑娟，
申请(专利权)人：广州市新稀冶金化工有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44