一种自交联钢结构防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于防火涂料技术领域，具体来说，涉及到一种自交联钢结构防火涂料及其制备方法。按质量份计算，所述自交联钢结构防火涂料包括12-28份的水性自交联丙烯酸乳液、1-5份的颜料、39-62份的防火助剂、7-17份的耐火填料、0.1-0.5份的增稠剂、0.1-0.4份的成膜助剂和10-18份的去离子水；所述防火助剂包括脱水剂聚磷酸铵、三聚氰胺、炭剂季戊四醇和膨胀石墨；所述增稠剂为纤维素。与现有技术相比，本发明专利技术所述的自交联钢结构防火涂料的致密性能与耐火性能佳，附着力强，且高温膨胀效果好，其制备方法工艺简单、成本低、防火效果好、应用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种自交联钢结构防火涂料及其制备方法
本专利技术属于防火涂料
，具体来说，涉及到一种自交联钢结构防火涂料及其制备方法。
技术介绍
在火灾发生的10min内，火场温度可达到700℃左右，因此当钢材局部或表面遭受火灾作用时，热量可在钢材内部迅速传递，将引起整个结构或构件温度急剧升高，致使结构强度降低或完全丧失承载能力。在火灾作用下，由于温度升高，原子动能增大，原子离开平衡点形成的空位增多，削弱了原子间的结合力；另一方面，在载荷作用下，空位容易形成应力集中，因此在火灾和载荷的共同作用下，钢材首先从空位处开始破坏，并逐渐向周围扩展由局部到整体破坏所需时间很短，因此耐火极限很低。钢结构防火涂料有两大类，非膨胀型钢结构防火涂料和膨胀型防火涂料。非膨胀型钢结构防火涂料一般靠添加无机耐火材料来起到防火隔热效果进行防火，但由于防火效果不理想已被逐渐淘汰。而膨胀型钢结构防火涂料由于防火性能较好被广泛应用，按照涂料形态可以分为水型、油型和粉末型三类，由于油性涂料溶剂挥发易污染环境因此用量在逐渐减少，而应用最广泛的水性薄涂型钢结构防火涂料，以水为溶剂减少了溶剂挥发的污染。现有的薄涂膨胀型钢结构防火涂料以聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇和部分无机材料组成，成膜物质主要采用水性聚合物乳液(苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液、乙丙乳液、氯丙乳液等)，制备工艺为将水性聚合物乳液与防火材料、助剂、颜料、填料等高速分散、研磨、调粘度而成。通过对市场上现有水性薄涂型钢结构防火涂料耐火性能大量试验，发现涂层在经过高温膨胀后容易裂纹和脱落，对隔热耐火不利。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种致密性能与耐火性能佳，且高温膨胀效果好的自交联钢结构防火涂料及其制备方法。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料，按质量份计算，所述防火涂料包括12-28份的水性自交联丙烯酸乳液、1-5份的颜料、39-62份的防火助剂、7-17份的耐火填料、0.1-0.5份的增稠剂、0.1-0.4份的成膜助剂和10-18份的去离子水；所述防火助剂包括脱水剂聚磷酸铵、三聚氰胺、炭剂季戊四醇和膨胀石墨；所述增稠剂为纤维素。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料，按质量份计算，所述防火助剂包括17-28份的聚磷酸铵、13-20份的三聚氰胺、8-18份的季戊四醇和1-6份的80目的能膨胀200倍以上的膨胀石墨；所述颜料为1-5份的钛白粉；所述耐火填料为2-7份的高铝耐火泥和5-10份的陶瓷纤维。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述水性自交联丙烯酸乳液的固体含量为45％-50％，在常温下水分蒸发过程中进行自交联固化。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述高铝耐火泥中Al2O3含量55％-85％，细度为200目-400目。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述季戊四醇为单季戊四醇、双季戊四醇或三季戊四醇中的任一种。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述聚磷酸铵为聚合度大于1000的Ⅱ型聚磷酸铵。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述纤维素采用甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的任意一种。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述成膜助剂采用二乙二醇单丁醚。本专利技术所述的一种自交联钢结构防火涂料的制备方法，所述方法具体为：按原料配比称取各组分，开动分散机依次添加水性自交联丙烯酸乳液、去离子水、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、膨胀石墨、钛白粉和高铝耐火泥，然后进行高速分散15min，再加入陶瓷纤维、成膜助剂和纤维素增稠剂继续高速分散10min，调节粘度后接着进行研磨，得防火涂料。与现有技术相比，本专利技术所述的自交联钢结构防火涂料及其制备方法如下的优点：1)、采用水性自交联丙烯酸乳液作为薄型膨胀型钢结构防火涂料基质树脂，具有良好的力学性能，耐水性、耐洗涤性，优良的附着力，耐冲击性和柔韧性，卓越的耐候性和保色保光性，施工简便，涂层干燥迅速，突出的耐热性能。水性自交联丙烯酸乳液优异的耐候性、耐热性能可以满足钢结构膨胀型防火涂料基质的要求，还可满足烃类着火时快速升温的要求，耐火极限可达120min(涂层干膜厚度2.4mm)以上。2)、在通常所用的聚磷酸铵，加入三聚氰胺、季戊四醇、膨胀石墨作为成碳催化剂和发泡剂，提高了涂层受热发泡效果，使发泡层增厚且密实，发泡层厚度可达原涂层厚度的25倍-42倍，提高了防火涂层的耐火极限，在涂料中加入纤维素增稠剂增加了涂料粘度，提高涂料对钢构件的流挂效果，保证了单次喷涂涂层的厚度。3)、本专利技术生产工艺简单、成本低、防火效果好、应用范围广。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术所述的自交联钢结构防火涂料及其制备方法做进一步说明，但是本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1称取水性自交联丙烯酸乳液28g放入搅拌桶内开始搅拌，然后依次称取聚磷酸铵17g，三聚氰胺13g，单季戊四醇8g，膨胀石墨(80目膨胀200倍以上)4g，钛白粉3g，高铝耐火泥7g，陶瓷纤维8g，二乙二醇单丁醚0.1g，甲基纤维素0.2g，去离子水12g加入搅拌桶内，并进行高速分散搅拌30min，调节粘度后接着进入砂磨机进行砂磨，包装，即得本专利技术的薄型钢结构防火涂料。实施例2称取水性自交联丙烯酸乳液24g放入搅拌桶内开始搅拌，然后依次称取聚磷酸铵19g，三聚氰胺14g，双季戊四醇10g，膨胀石墨(80目膨胀200倍以上)6g，钛白粉3g，高铝耐火泥4g，陶瓷纤维10g，二乙二醇单丁醚0.2g，羟乙基纤维素0.1g，去离子水10g加入搅拌桶内，并进行高速分散搅拌30min，调节粘度后接着进入砂磨机进行砂磨，包装，即得本专利技术的薄型钢结构防火涂料。实施例3称取水性自交联丙烯酸乳液22g放入搅拌桶内开始搅拌，然后依次称取聚磷酸铵20g，三聚氰胺15g，三季戊四醇13g，膨胀石墨(80目膨胀200倍以上)3g，钛白粉5g，高铝耐火泥2g，陶瓷纤维6g，二乙二醇单丁醚0.3g，羟丙基甲基纤维素0.1g，去离子水14g加入搅拌桶内，并进行高速分散搅拌30min，调节粘度后接着进入砂磨机进行砂磨，包装，即得本专利技术的薄型钢结构防火涂料。实施例4称取水性自交联丙烯酸乳液12g放入搅拌桶内开始搅拌，然后依次称取聚磷酸铵22g，三聚氰胺20g，三季戊四醇18g，膨胀石墨(80目膨胀200倍以上)5g，钛白粉1g，高铝耐火泥3g，陶瓷纤维5g，二乙二醇单丁醚0.1g，羟丙基甲基纤维素0.3g，去离子水14g加入搅拌桶内，并进行高速分散搅拌30min，调节粘度后接着进入砂磨机进行砂磨，包装，即得本专利技术的薄型钢结构防火涂料。实施例5称取水性自交联丙烯酸乳液13g放入搅拌桶内开始搅拌，然后依次称取聚磷酸铵28g，三聚氰胺16g，双季戊四醇9g，膨胀石墨(80目膨胀200倍以上)2g，钛白粉4g，高铝耐火泥5g，陶瓷纤维5g，二乙二醇单丁醚0.2g，羟乙基纤维素0.5g，去离子水18g加入搅拌桶内，并进行高速分散搅拌30min，调节粘度后接着进入砂磨机进行砂磨，包装，即得本专利技术的薄型钢结构防火涂料。上述聚磷酸铵的聚合度大于1000的Ⅱ型聚磷酸铵。依据GB14907-2002《钢结构防火涂料通用技术条件》对以上配制的钢结构防火涂料进行性能检测，结果如下表。上述实施例说明：本专利技术采用水性自交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自交联钢结构防火涂料，其特征在于，按质量份计算，所述防火涂料包括12‑28份的水性自交联丙烯酸乳液、1‑5份的颜料、39‑62份的防火助剂、7‑17份的耐火填料、0.1‑0.5份的增稠剂、0.1‑0.4份的成膜助剂和10‑18份的去离子水；所述防火助剂包括脱水剂聚磷酸铵、三聚氰胺、炭剂季戊四醇和膨胀石墨；所述增稠剂为纤维素。

【技术特征摘要】
1.一种自交联钢结构防火涂料，其特征在于，按质量份计算，所述防火涂料包括12-28份的水性自交联丙烯酸乳液、1-5份的颜料、39-62份的防火助剂、7-17份的耐火填料、0.1-0.5份的增稠剂、0.1-0.4份的成膜助剂和10-18份的去离子水；所述增稠剂为纤维素；按质量份计算，所述防火助剂包括17-28份的聚磷酸铵、13-20份的三聚氰胺、8-18份的季戊四醇和1-6份的80目的能膨胀200倍以上的膨胀石墨；所述颜料为1-5份的钛白粉；所述耐火填料为2-7份的高铝耐火泥和5-10份的陶瓷纤维；所述聚磷酸铵为聚合度大于1000的Ⅱ型聚磷酸铵；所述成膜助剂采用二乙二醇单丁醚。2.根据权利要求1所述的一种自交联钢结构防火涂料，其特征在于，所述水性自交联丙烯酸乳液的固体含量为45％-50％，在常温下水分蒸发过程中进行自交联固化。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊权，张志敏，丰功吉，张文才，张巨功，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西交科公路勘察设计院，
类型：发明
国别省市：山西;14