一种新型无机膨胀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新型无机膨胀钢结构防火涂料及其制备方法，属于防火涂料领域，其特征在于，所述的防火涂料主要包含以下重量份的原料：固体硅酸钠干重5‑6份，液体硅酸钠干重25～44份，氢氧化铝20～40份，低熔点玻璃粉3～10份，氧化镁5～20份，可再分散乳胶粉0～10份，防水剂0.1～5份，消泡剂0.1～1份，水0～20份。与现有技术相比，本发明专利技术具有膨胀层强度高、烟气量小、成膜及防火性能优良，且成本低廉制备工艺简单、操作便利等优点。

A New Inorganic Expansive Fire-retardant Coating for Steel Structures and Its Preparation Method

The invention discloses a new inorganic expandable steel structure fire-retardant coating and its preparation method, belonging to the field of fire-retardant coating. The fire-retardant coating mainly comprises the following raw materials: solid sodium silicate dry weight 5_6 phr, liquid sodium silicate dry weight 25-44 phr, aluminium hydroxide 20-40 phr, low melting point glass powder 3-10 phr, magnesium oxide 5-20 phr, redispersible latex. Powder 0-10 phr, waterproof agent 0.1-5 phr, defoamer 0.1-1 phr, water 0-20 phr. Compared with the prior art, the invention has the advantages of high strength of expansion layer, small flue gas volume, excellent film forming and fire prevention performance, low cost, simple preparation process and convenient operation.

【技术实现步骤摘要】
一种新型无机膨胀钢结构防火涂料及其制备方法
本专利技术涉及一种防火涂料，尤其是一种新型无机膨胀钢结构防火涂料及其制备方法，属于防火涂料领域。
技术介绍
钢结构以其强度高、韧性好、抗震性好、延伸性好等特点而被广泛应用于建筑领域。钢结构是热的良导体，其承载力与温度关系表明，承载能力会随温度的升高迅速下降，导致其耐火性差。实验证明，当钢结构温度达550℃左右时，钢结构会失去大部分承载能力。发生火灾时，火场温度可达1000℃左右，在此温度下，建筑物因钢结构失去承载力变形而倒塌，造成大量人员伤亡和财产损失。对此，人们通常采用混凝土包覆、绝热隔板包覆、矿物纤维与水泥混合后喷涂以及钢结构防火涂料喷涂等防火方法对钢结构进行防火阻燃保护。其中，涂覆防火涂料是最直接、便利、有效的方法，且还具有优异的装饰性，因而得到了广泛的应用。钢结构防火涂料根据阻燃机理的不同，可分为膨胀型和非膨胀型防火涂料；根据使用范围可分为室内和室外防火涂料；根据使用的分散介质的不同，可分为水性防火涂料和溶剂型防火涂料；根据涂层厚度的不同，可分为厚型(＞7mm)、薄型(3～7mm)和超薄型(＜3mm)防火涂料。厚涂型钢结构防火涂料多以无机防火涂料为主，这类涂料价格低廉，阻燃时有害气体释放少，对环境友好，但其存在厚度较大、施工不便、粘结力不足、装饰性差等缺点；薄型膨胀钢结构防火涂料以水溶型为主，施工中涂层厚度一般在3～7mm之间，装饰和理化性能较好，在火灾中以膨胀发泡所形成的膨胀层阻隔钢材和火源，保护建筑钢构件。这类防火涂料多由有机聚合物基料作粘结剂，阻燃时会伴随大量有害气体的生成，对环境不友好；超薄型钢结构防火涂料具有优异的粘结性能，流平性能优秀，饰面性好。涂层超薄低于3mm，施工方便，涂层干燥快。但目前超薄型钢结构防火涂料多以有机型为主，其在生产、施工中污染环境，阻燃中释放大量有毒烟气，危害人体健康；另外，存在价格高、耐候性和耐老化性能不佳等不足，不符合绿色环保材料的未来发展趋势。在中国专利CN105885488A中公开了一种新型无机超薄膨胀钢结构防火涂料的制备方法，按配方称量液体硅酸钠，膨胀石墨、低熔点玻璃粉、氢氧化镁、乳胶粉和水，混合均匀后加入搅拌机中搅拌使涂料分散均匀，装罐备用，该专利中单独使用液体硅酸钠作为粘结剂，而经过实验证明，单独使用液体硅酸钠时，模数较低时液体硅酸钠的固化时间过长，耐水性太差，而随着模数的增大，液体硅酸钠的固化时间变短，耐水性增强，但是膨胀性较差，而且涂料成膜后存在褶皱，燃烧时间一长极易发生开裂的情况，防火性能达不到要求；另外，该专利中大量使用氢氧化镁又会导致涂层发生开裂，且涂层膨胀性差，降低防火性能。因此，针对上述技术问题，本申请提出了一种新型无机膨胀钢结构防火涂料及其制备方法，该防火材料具有膨胀层强度高、烟气量小、成膜及防火性能优良，且成本低廉、制备工艺简单、操作便利、绿色环保等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种膨胀层强度高、烟气量小、成膜及防火性能优良，且成本低廉、制备工艺简单、操作便利、绿色环保的新型无机膨胀钢结构防火涂料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种新型无机膨胀钢结构防火涂料，主要包含以下重量份的原料：固体硅酸钠干重5-6份，液体硅酸钠干重25～44份，氢氧化铝20～40份，低熔点玻璃粉3～10份，氧化镁5～20份，可再分散乳胶粉0～10份，防水剂0.1～5份，消泡剂0.1～1份，水0～20份，并通过以下方法制备：a、分别称取固体硅酸钠5～6重量份、氢氧化铝20～40重量份、低熔点玻璃粉3～10重量份、氧化镁5～20重量份、可再分散乳胶粉0～10重量份和防水剂0.1～5重量份，混合均匀后进行粉碎研磨，并全部通过380～420目筛，得A组分；b、分别称取液体硅酸钠25～44重量份和消泡剂0.1～1重量份，加入水0～20重量份，混合分散均匀，得B组分；c、将上述步骤制得的A组分和B组分混合、分散均匀，即得一种新型无机膨胀钢结构防火涂料。上述干重为去除水分后的重量，也可以说是净重。作为优选，包含以下重量份的原料：固体硅酸钠干重5.3～5.6份，液体硅酸钠干重30～40份，氢氧化铝25～35重量份，低熔点玻璃粉6～9重量份，氧化镁6～9重量份，可再分散乳胶粉2～6重量份，防水剂0.5～3重量份，消泡剂0.15～0.25重量份，水0-10重量份。进一步的，上述固体硅酸钠的模数不高于2.0，固体硅酸钠的模数不低于2.5，波美度为40。作为优选，上述固体硅酸钠的模数为0.5～1.5，固体硅酸钠的模数为2.5～3.5。进一步的，上述低熔点玻璃粉的熔程为：250～550℃，优选为：Bi2O3～B2O3～ZnO，熔程为325～460℃；P2O5～B2O3～ZnO，熔程为260～430℃；P2O5～B2O3～MgO，熔程为325～450℃；PbO～B2O3～SiO2，熔程为325～450℃。进一步的，上述防水剂为有机硅防水剂。进一步的，上述消泡剂为磷酸三丁酯。一种新型无机膨胀钢结构防火涂料的制备方法，步骤如下：a、分别称取固体硅酸钠5～6重量份、氢氧化铝20～40重量份、低熔点玻璃粉3～10重量份、氧化镁5～20重量份、可再分散乳胶粉0～10重量份和防水剂0.1～5重量份，混合均匀后进行粉碎研磨，并全部通过380～420目筛，所得粉末为A组分；b、分别称取液体硅酸钠25～44重量份和消泡剂0.1～1重量份，加入水0～20重量份，混合分散均匀，为B组分；c、将上述步骤所得的A组分和B组分混合分散均匀，密封保存，即得一种新型无机膨胀钢结构防火涂料。进一步的，粉碎时使用粉碎机或球磨机。作为优选方案，上述各原料分别独立包装，实际使用时，按照上述步骤进行制备即可得到新型无机膨胀钢结构防火涂料。本专利技术适用的钢板基材的预处理方法与有机防火涂料一致，使用时可采用刷涂、刮涂、喷涂等方法将防火涂料涂覆于处理好的钢板基材表面。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、原料无毒无害，配比科学，制备工艺简单，而且在使用过程中，不会有气味放出，涂料显弱碱性，对皮肤几乎无伤害，不粘皮肤，清水即可洗掉。2、采用固液硅酸钠的混合组分做成膜剂与发泡剂，使用低模数的固体硅酸钠与高模数的液体硅酸钠复合，涂料固化时间适宜，成膜性良好，而且具有优异的高温膨胀性以及高温发泡隔热防火性能。3、氢氧化铝的发泡温度在200℃左右，与硅酸钠加热膨胀温度相符，利于膨胀，而且氧化镁作为耐高温填料，其对膨胀层的形成及防火能力都起着重要作用。4、在保证优异低温成膜和粘结性能的基础上，具有与建筑同寿命的耐候性和耐老化性能。5、显著减少有毒烟气的释放，烟气量低于有机防火涂料的10％。附图说明图1是液体硅酸钠配方防火曲线；图2是不同模数液体硅酸钠配方防火前后外观；图3是不同模数固体硅酸钠配方成膜外观；图4是固液硅酸钠混合比配方防火前后外观图；图5是固液硅酸钠重量比的防火曲线；图6是固液硅酸钠成膜剂掺量对涂层外观的影响；图7是固液硅酸钠成膜剂掺量对涂料防火性能的影响；图8是不同发泡剂的阻燃曲线；图9是不同发泡剂的防火后外观图；图10是Al(OH)3掺量对涂料防火性能的影响；图11是不同Al(OH)3掺量样品阻燃后外观图。具体实施方式下面详细说明本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型无机膨胀钢结构防火涂料，主要包含以下重量份的原料：固体硅酸钠干重5‑6份，液体硅酸钠干重25～44份，氢氧化铝20～40份，低熔点玻璃粉3～10份，氧化镁5～20份，可再分散乳胶粉0～10份，防水剂0.1～5份，消泡剂0.1～1份，水0～20份，并通过以下方法制备：a、分别称取固体硅酸钠5～6重量份、氢氧化铝20～40重量份、低熔点玻璃粉3～10重量份、氧化镁5～20重量份、可再分散乳胶粉0～10重量份和防水剂0.1～5重量份，混合均匀后进行粉碎研磨，并全部通过380～420目筛，得A组分；b、分别称取液体硅酸钠25～44重量份和消泡剂0.1～1重量份，加入水0～20重量份，混合分散均匀，得B组分；c、将上述步骤制得的A组分和B组分混合、分散均匀，即可。

【技术特征摘要】
1.一种新型无机膨胀钢结构防火涂料，主要包含以下重量份的原料：固体硅酸钠干重5-6份，液体硅酸钠干重25～44份，氢氧化铝20～40份，低熔点玻璃粉3～10份，氧化镁5～20份，可再分散乳胶粉0～10份，防水剂0.1～5份，消泡剂0.1～1份，水0～20份，并通过以下方法制备：a、分别称取固体硅酸钠5～6重量份、氢氧化铝20～40重量份、低熔点玻璃粉3～10重量份、氧化镁5～20重量份、可再分散乳胶粉0～10重量份和防水剂0.1～5重量份，混合均匀后进行粉碎研磨，并全部通过380～420目筛，得A组分；b、分别称取液体硅酸钠25～44重量份和消泡剂0.1～1重量份，加入水0～20重量份，混合分散均匀，得B组分；c、将上述步骤制得的A组分和B组分混合、分散均匀，即可。2.根据权利要求1所述的新型无机膨胀钢结构防火涂料，其特征在于，主要包含以下重量份的原料：固体硅酸钠干重5.4～5.8份，液体硅酸钠干重30～40份，氧化铝25～35重量份，低熔点玻璃粉6～9重量份，氧化镁6～9重量份，可再分散乳胶粉2～6重量份，防水剂0.5～3重量份，消泡剂0.15～0.25重量份，水0～10重量份。3.根据权利要求1或2所述的新型无机膨胀钢结构防火涂料，其特征在于，所述固体硅酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承友，李洪玲，但建明，乔浩，洪成林，乔秀文，齐誉，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65