一种自修复型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自修复型钢结构防火涂料，它以环氧改性水性聚氨酯乳液、三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵、聚氨酯微胶囊化无机物颗粒、自修复微胶囊、羟乙基纤维素、分散剂、消泡剂、防霉剂、正辛醇和水为原料制备而成。本发明专利技术可有效解决现有技术中存在的开裂、耐久性不佳、防火性能不优等问题，所述防火涂料具有与基体附着力大、防火性能优、表面装饰性和耐腐蚀性优异、自修复功能好等优点，且涉及的制备方法简单，适合推广应用。

Self repairing steel structure fireproof paint and preparation method thereof

The invention discloses a self repair type fireproof coating for steel structure, with epoxy modified waterborne polyurethane emulsion, melamine formaldehyde resin microencapsulation ammonium polyphosphate, polyurethane microcapsule inorganic particles, self healing microcapsules, hydroxyethyl cellulose, dispersing agent, defoaming agent, fungicide, octanol and water it is made by the. The invention can effectively solve the problem of cracking, existing in the prior art of poor durability and fireproof performance is not excellent, the fire retardant coatings with adhesion, excellent performance, fireproof surface decoration and excellent corrosion resistance, the advantages of self repair function, preparation method and relates to a simple, suitable for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂料领域，尤其涉及一种自修复型钢结构防火涂料及其制备方法。
技术介绍
随着钢材在建筑业中的广泛应用，其防火保护问题也日益受到关注。涂刷防火涂料施工方便、重量轻、成本低、不受构件几何形状限制，应用范围最广，效率最高。而超薄型钢结构防火涂料涂层超薄，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，而且具有黏度更细、涂层更薄、施工方便、装饰性更好的特点。在满足防火要求的同时又能满足高装饰性要求，特别是对裸露的钢结构。但是为了提高防火性能，超薄型钢结构中膨胀防火填料的比重非常之大，常常引起吸水迁移、与成膜物相容性不好等问题，从而导致附着力不好、耐久性不佳。而且在发生火灾之前的长期使用过程中，防火涂料受震动、刮蹭等影响，可能会出现开裂的情况，对防火涂料的长期使用造成很大影响。因此，研制一种绿色环保、耐久、性价比高的钢结构防火涂料至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自修复型钢结构防火涂料及其制备方法，解决现有技术中存在的开裂、耐久性不佳、防火性能不优等问题，所述防火涂料具有与基体附着力大、防火性能优、表面装饰性和耐腐蚀性优异、自修复功能好等优点，且涉及的制备方法简单，适合推广应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种自修复型钢结构防火涂料，各组分及其所占质量百分比为：环氧改性水性聚氨酯乳液20～30％，三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵25～35％，聚氨酯微胶囊化无机物颗粒15～20％，自修复微胶囊5～15％，羟乙基纤维素0.5～1％，分散剂0.5～1％，消泡剂0.5～1％，防霉剂1～2％，正辛醇0.5～1％，其余为水。上述方案中，所述环氧改性水性聚氨酯乳液的制备方法包括以下步骤：在设置有搅拌器和温度计搅拌桨的反应容器中加入多元醇，加热至110-120℃，抽真空减压脱水1-2h；然后降温至30-40℃，在干燥的氮气保护下，加入多异氰酸酯并滴加催化剂，升温至60-80℃，反应1-2h；加入亲水扩链剂和交联剂，继续保温3-6h；反应过程中用丙酮调节黏度；然后降温至30-40℃，加入中和剂中和(中和度为0.9-1.1，为中和剂与亲水扩链剂物质的量之比)，然后在大于1000r/min的搅拌速度下，加水进行乳化5-10min，同时加入小分子扩链剂扩链30-60min，最后减压蒸馏去除丙酮，即得所述环氧改性水性聚氨酯乳液。上述方案中所述多异氰酸酯引入的-NCO基团与多元醇引入的-OH基团的摩尔比为1.6-2.6:1；催化剂占多异氰酸酯和多元醇总质量的0.1-0.5％；亲水扩链剂占多异氰酸酯和多元醇总质量的3-7％；交联剂占多异氰酸酯和多元醇的总质量的4-10％；所述多异氰酸酯引入的-NCO基团与整个反应步骤中引入的-OH基团的摩尔比为1-1.15:1，其中整个反应步骤中引入的-OH基团为多元醇、亲水扩链剂和小分子扩链剂中引入的-OH基团总量。上述方案中，所述环氧改性水性聚氨酯乳液的固含量为35-40％。上述方案中，所述多元醇为聚醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇等中的一种或几种；多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、二聚酸二异氰酸酯等中的一种或几种；小分子扩链剂为丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、乙二胺的等中的一种或几种；亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸等；中和剂为三乙醇胺、氢氧化钠、氨水等中的一种或几种；催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡等；交联剂为蓖麻油或环氧树脂等。上述方案中，所述三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵的制备方法如下：将三聚氰胺、甲醛和水加入烧杯中搅拌，并用质量浓度为3～5％的碳酸钠溶液调节pH值至8-9，倒入反应容器中搅拌，升温至70-80℃，搅拌速率为300-400r/min，反应20-30min后即制得预聚液；将多聚磷酸铵加入到烧杯中，加入乙醇，搅拌分散均匀，得多聚磷酸铵悬浮液；然后将预聚液加入到多聚磷酸铵悬浮液中，用稀盐酸调节pH值至4.5-6，然后升温至80-85℃，以500-600r/min的速率搅拌反应1.5-2h，进行抽滤、洗涤、干燥，即得三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵。上述方案中，所述三聚氰胺与多聚磷酸铵的质量比为2:3-3:2；三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:(1-4)。上述方案中，所述聚氨酯微胶囊化无机物颗粒的制备步骤如下：将季戊四醇和二甲基亚砜以1:(3-7)的质量比混合、搅拌升温至35-45℃，待季戊四醇完全溶解后加入甲苯-2,4-二异氰酸酯和1,4-二氧六环，恒温搅拌15-25分钟，然后加入无机物微粒、1,4-二氧六环和乳化剂，然后升温到60-80℃反应6-10h，冷却到室温，过滤，水洗并干燥。上述方案中，所述无机物微粒为碳酸钙、鸡蛋壳粉、二氧化钛、二氧化硅、可膨胀石墨、石墨烯、氢氧化镁中的一种或几种；所述季戊四醇与甲苯-2,4-二异氰酸酯的摩尔比为1:(1-2)；季戊四醇与无机物微粒的质量比为1:(2-5)；季戊四醇和二甲基亚砜的质量比为1:(3-7)；甲苯-2,4-二异氰酸酯与1,4-二氧六环的质量比为1:(3-7)；无机物微粒、1,4-二氧六环和乳化剂的质量比为1:(3-7):(0.05-0.1)。上述方案中，所述自修复微胶囊由环氧树脂微胶囊与环氧树脂固化剂微胶囊以(5-1):1组成。上述方案中，所述环氧树脂微胶囊的制备方法包括如下步骤：在烧瓶中尿素和甲醛，通过磁力搅拌作用使尿素完全溶解，待尿素溶解后用三乙醇胺调节PH值到8-9，保持温度在60-80℃，反应1-1.5h，制得粘稠状乳白色壁材；提前采用环氧树脂稀释剂将环氧树脂稀释，并加入乳化剂水溶液在大于800r/min下搅拌下分散20-30min，得到芯材；在搅拌条件下，将所得壁材加入到芯材中，加入脲醛树脂固化剂，并滴入消泡剂，搅拌均匀后调节PH值为3-4，在55-70℃下反应3-4h；将所得产物进行洗涤、抽滤、干燥后得到最终产物；所述尿素与甲醛摩尔比为1:(2-3)；环氧树脂与稀释剂的质量比为(8-11):1；尿素与甲醛的总质量与环氧树脂与稀释剂的总质量之比为1:(1-3)；尿素和甲醛的总质量与脲醛树脂固化剂的质量比为(20-40):1；消泡剂的质量为尿素、甲醛、环氧树脂和稀释剂总质量的千分之一至千分之三；乳化剂的质量为环氧树脂与环氧树脂稀释剂总质量的0.5-2％；所述环氧树脂稀释剂为稀释剂692、501、690的一种或几种；乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠的一种或几种；脲醛树脂固化剂为间苯二酚、氯化铵、氯化锌的一种或几种；消泡剂为正辛醇；所述环氧树脂固化剂微胶囊的制备方法包括如下步骤：在烧瓶中尿素和甲醛，通过磁力搅拌作用使尿素完全溶解，待尿素溶解后用三乙醇胺调节PH值到8-9，保持温度在60-80℃，反应1-1.5h，制得粘稠状乳白色壁材；在环氧树脂固化剂中加入乳化剂水溶液，在大于800r/min下搅拌下分散20-30min，得到芯材；在搅拌条件下，将所得乳白色壁材加入到芯材中，加入脲醛树脂固化剂，并滴入消泡剂，搅拌均匀后调节PH值为3-4，在55-70℃下反应3-4h；将所得产物进行洗涤、抽滤、干燥后得到最终产物；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自修复型钢结构防火涂料，各组分及其所占质量百分比为：环氧改性水性聚氨酯乳液20～30％，三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵25～35％，聚氨酯微胶囊化无机物颗粒15～20％，自修复微胶囊5～15％，羟乙基纤维素0.5～1％，分散剂0.5～1％，消泡剂0.5～1％，防霉剂1～2％，正辛醇0.5～1％，其余为水。

【技术特征摘要】
1.一种自修复型钢结构防火涂料，各组分及其所占质量百分比为：环氧改性水性聚氨酯乳液20～30％，三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵25～35％，聚氨酯微胶囊化无机物颗粒15～20％，自修复微胶囊5～15％，羟乙基纤维素0.5～1％，分散剂0.5～1％，消泡剂0.5～1％，防霉剂1～2％，正辛醇0.5～1％，其余为水。2.根据权利要求1所述的自修复型钢结构防火涂料，其特征在于，所述环氧改性水性聚氨酯乳液的制备方法包括以下步骤：在设置有搅拌器和温度计搅拌桨的反应容器中加入多元醇，加热至110-120℃，抽真空减压脱水1-2h；然后降温至30-40℃，在干燥的氮气保护下，加入多异氰酸酯并滴加催化剂，升温至60-80℃，反应1-2h；加入亲水扩链剂和交联剂，继续保温3-6h；反应过程中用丙酮调节黏度；然后降温至30-40℃，加入中和剂中和，然后在大于1000r/min的搅拌速度下，加水进行乳化5-10min，同时加入小分子扩链剂扩链30-60min，最后减压蒸馏去除丙酮，即得所述环氧改性水性聚氨酯乳液。3.根据权利要求2所述的自修复型钢结构防火涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯引入的-NCO基团与多元醇引入的-OH基团的摩尔比为1.6-2.6:1；催化剂占多异氰酸酯和多元醇总质量的0.1-0.5％；亲水扩链剂占多异氰酸酯和多元醇总质量的3-7％；交联剂占多异氰酸酯和多元醇的总质量的4-10％；所述多异氰酸酯引入的-NCO基团与整个反应步骤中引入的-OH基团的摩尔比为1-1.15:1，其中整个反应步骤中引入的-OH基团为多元醇、亲水扩链剂和小分子扩链剂中引入的-OH基团总量。4.根据权利要求2所述的自修复型钢结构防火涂料，其特征在于，所述多元醇为聚醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇等中的一种或几种；多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、二聚酸二异氰酸酯等中的一种或几种；小分子扩链剂为丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、乙二胺的中的一种或几种；亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸等；中和剂为三乙醇胺、氢氧化钠、氨水中的一种或几种；催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡；交联剂为蓖麻油或环氧树脂。5.根据权利3所述的自修复型钢结构防火涂料，其特征在于，所述三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵的制备方法如下：将三聚氰胺、甲醛和水加入烧杯中搅拌，并用质量浓度为3～5％的碳酸钠溶液调节pH值至8-9，倒入反应容器中搅拌，升温至70-80℃，搅拌速率为300-400r/min，反应20-30min后即制得预聚液；将多聚磷酸铵加入到烧杯中，加入乙醇，搅拌分散均匀，得多聚磷酸铵悬浮液；然后将预聚液加入到多聚磷酸铵悬浮液中，用稀盐酸调节pH值至4.5-6，然后升温至80-85℃，以500-600r/min的速率搅拌反应1.5-2h，进行抽滤、洗涤、干燥，即得三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化多聚磷酸铵；所述三聚氰胺与多聚磷酸铵的质量比为2:3-3:2；三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:(1-4)。6.根据权利要求1所述的自修复型钢结构防火涂料，其特征在于，所述聚氨酯微胶囊化无机物颗粒的制备步骤如下：将季戊四醇和二甲基亚砜以1:(3-7)的质量比混合、搅拌升温至35-45℃，待季戊四醇完全溶解后加入甲苯-2,4-二异氰酸酯和1,4-二氧六环，恒温搅拌15-25分钟，然后加入无机物微粒、1,4-二氧六环和乳化剂，然后升温到60-80℃反应6-10h，冷却到室温，过滤，水洗并干燥。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治田，代梦琴，张旗，胡清华，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42