水性薄型膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法技术

水性薄型膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法。本发明专利技术涉及一种钢结构防火涂料及这种钢结构防火涂料的制备方法。采用自行合成的高熔融温度丙烯酸酯乳液为主要成膜物质，适量掺入氯偏乳液以提高成膜物质自身的阻燃性。并在通常所用的聚磷酸铵类防火助剂的基础上，加入一种可发性膨胀石墨作为发泡材料组成，大大提高了涂层的发泡率，发泡层厚度可达原涂层厚的３０～５０倍，耐火极限可达７５ｍｉｎ（涂层厚度３ｍｍ）。该涂料的制备方法简单、无污染、成本低廉、应用广泛。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
水性薄型膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法                        
本专利技术涉及一种钢结构防火涂料。本专利技术进一步涉及这种钢结构防火涂料的制备方法。                        
技术介绍
现有的钢结构防火涂料种类较多，按其材料形态可分为水基型、溶剂型和粉末型三类；按涂层厚度可分为厚型、薄型和超薄型三类；按防火机理则可分为隔热型、膨胀型和非膨胀型三类。目前常用的钢结构防火涂料主要按厚型、薄型和超薄型三种分类：厚型钢结构防火涂料：涂层厚度在8～50mm之间，耐火极限为0.5～3h，属隔热型防火涂料，主要由难燃性胶凝材料水泥基、无机绝热材料(如膨胀硅石、珍珠岩等)及阻燃剂等组成。虽然这类涂料是目前生产量最大、应用最广泛的一类防火涂料，并且在燃烧初期可起到降低火焰传播速度的作用，但一旦火势旺盛就会失去作用，故一般用于防火要求较低的建筑物。薄型钢结构防火涂料：涂层厚度在3～7mm之间的防火涂料称为薄型防火涂料，耐火极限为0.5～1.5h，主要由高分子树脂、成碳催化剂、成碳剂、发泡剂以及无机填料等组成，属膨胀型防火涂料。这类涂料涂层薄、单位面积用量小、防火功能强、装饰效果好，因此是防火涂料的发展方向。超薄型钢结构防火涂料：超薄型防火涂料的涂层厚度不超过3mm，耐火极限在2h以内。这类涂料的成膜物质和防火助剂与薄型防火涂料基本相同，但在制备工艺上采取了提高涂料中防火助剂细度的措施，使涂料有较好的流平性，增加了涂料的外观装饰性。这类涂料也是防火涂料的发展方向。现有的用于钢结构的水性薄型膨胀型防火涂料的组分包括普通苯丙乳液、氯偏乳液(或单独采用氯偏乳液)、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇以及无机填料和成膜助剂。其具体工艺为将普通丙苯乳液、氯偏乳液、防火助剂混合研磨-->而成。虽然这种钢结构防火涂料因涂层薄、性能好而成为防火涂料发展方向，但是，由于这种水性薄型膨胀型防火涂料采用的防火助剂主要为有机化合物，其耐火温度不高。同时该类防火涂料采用的成膜物质的软化温度较低，燃烧后发泡层较疏松，在火焰冲刷下容易脱落。另外，成膜物质与防火助剂之间的配合性也不够好，成膜物质的熔融温度往往并不是防火助剂的发泡起始温度，因此涂层膨胀率较低，一般仅为自身厚度的10～20倍。因此用上述普通丙苯乳液、氯偏乳液、防火助剂制成的钢结构水性薄涂膨胀型防火涂料的耐火极限仅30min，达不到水泥基厚质型防火涂料的水平，因此限制了它们的应用范围。                         
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是寻找一种具有良好发泡性能和燃烧后发泡层与钢结构结合紧密的，具有厚质型防火涂料水平的高效水性薄型膨胀防火涂料，以满足钢结构较高的防火要求的防火涂料。本专利技术还要解决这种防火涂料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术是这样进行的：本专利技术的涂料组成采用自行合成的高熔融温度丙烯酸酯乳液为主要成膜物质，掺入氯偏乳液以提高成膜物质自身的阻燃性，特别是选择了可发性膨胀石墨作为膨胀剂，以及聚磷酸铵类防火助剂、填料和成膜助剂。其中：聚磷酸铵类防火助剂为聚磷酸铵、三聚氰铵和季戊醇；填料为氧化锌；本专利技术的涂料组成配比如下：组分                                 含量(wt％)水性高熔融温度丙烯酸酯乳液           32～38氯偏乳液                             12～18聚磷酸铵                             17～20三聚氰铵                             5～7季戊四醇                             11～13膨胀石墨                             4～10氧化锌                               0～6成膜助剂                             0～6-->本专利技术的制备工艺包括下列两个步骤：第一步为高熔融温度丙烯酸酯乳液的合成：首先选择下列组分：单体为：对卤甲基苯乙烯(其中的卤原子可为氯原子或溴原子)；        甲基丙烯酸甲酯；丙烯酸丁酯；丙烯酸。乳化剂为：十二烷基硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)；引发剂为：过硫酸铵。然后按下列组分含量称量(乳化剂、引发剂和水按单体总量％计算)：类别     组分                          含量(wt％)单体     甲基丙烯酸甲酯                40～46         丙烯酸丁酯                    40～46         丙烯酸                        2～4         对氯甲基苯乙烯                4～18         对溴甲基苯乙烯                4～18乳化剂   十二烷基硫酸钠                为单体总量的1～3         壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)       为单体总量的3～6引发剂   过硫酸铵                      为单体总量的1～2水                                     100将单体与乳化剂及水先混合均匀，再加入引发剂，控制聚合温度为70～85℃，聚合时间为4～6h，即制得本专利技术的高熔融温度丙烯酸酯乳液，经测定该乳液的聚合物的熔融温度为125～135℃，并具有以下化学结构：其中X为Cl或Br；n、m、p、q为大于0的正整数。第二步为防火涂料的配制：采用上述自行合成的高熔融温度丙烯酸酯乳液和氯偏乳液作为成膜物质；聚磷酸胺、三聚氰胺和季戊四醇为防火助剂。首先按上述本专利技术的防火涂料组分含量称量好后，先将乳液、防火助剂、填料和成-->膜助剂放在一起搅拌混合20～30分钟，然后经砂磨机研磨后加入上述分量的可发性膨胀石墨，混合均匀后即得本专利技术的成品。本专利技术具有如下的优点：1.由于本专利技术的防火涂料是在通常所用的聚磷酸铵类防火助剂的基础上，加入一种可发性膨胀石墨作为发泡材料，该膨胀石墨是一类天然矿物材料，具有金属光泽，灰黑色，质软具滑腻感，鳞片状，受热至200℃以上时剧烈发泡膨胀，膨胀率最大可达自身体积的350倍左右，因此大大提高了涂层的发泡率，发泡层厚度可达原涂层厚的30～50倍，从而提高了耐火极限。2.由于本专利技术的防火涂料采用自行合成的高熔融温度丙烯酸酯乳液为主要成膜物质，适量掺入氯偏乳液，与现有的单纯使用氯偏乳液作为成膜物质的乳液相比，成膜物质自身的阻燃性提高了。另外，本专利技术的高熔融温度丙烯酸酯乳液制备时所采用的甲基丙烯酸甲酯和对卤甲基苯乙烯，尤其是后者，对提高熔融温度和涂层的结合率作出了很大贡献，使其耐火极限从现有的30min提高到75min(涂层厚度3mm)。3.本专利技术的制备工艺简单、无污染、成本低廉、应用广泛。                     具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。实施例1高熔融温度丙烯酸酯乳液的制备。请参阅表1本专利技术的高熔融温度内烯酸酯乳液制备配方及现有的普通苯丙乳液配方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性薄型膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：由自行合成的高熔融温度丙烯酸酯乳液，以及聚磷酸铵类防火助剂和可发性膨胀石墨，并辅以填料和成膜助剂组成； 其中：聚磷酸铵类防火助剂为聚磷酸铵、三聚氰铵和季戊四醇；填料为氧化锌； 具体组成配比如下： 组分 含量（ｗｔ％） 水性高熔融温度丙烯酸酯乳液 ３２～３８ 氯偏乳液 １２～１８ 聚磷酸铵 １７～２０ 三聚氰铵 ５～７ 季戊四醇 １１～１３ 膨胀石墨 ４～１０ 氧化锌 ０～６ 成膜助剂 ０～６。

【技术特征摘要】
1.一种水性薄型膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：由自行合成的高熔融温度丙烯酸酯乳液，以及聚磷酸铵类防火助剂和可发性膨胀石墨，并辅以填料和成膜助剂组成；其中：聚磷酸铵类防火助剂为聚磷酸铵、三聚氰铵和季戊四醇；填料为氧化锌；具体组成配比如下：组分                                含量(wt％)水性高熔融温度丙烯酸酯乳液           32～38氯偏乳液                            12～18聚磷酸铵                            17～20三聚氰铵                            5～7季戊四醇                            11～13膨胀石墨                            4～10氧化锌                              0～6成膜助剂                            0～62.根据权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于：所述的高熔融温度内烯酸酯乳液的熔融温度为125～135℃，其化学结构为：其中X为Cl或Br；n、m、p、q为大于0的正整数。3.一种水性薄型膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于：包括以下两个步骤：第一步：高熔融温度丙烯酸酯乳液的制备，采用的单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、对卤甲基苯乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国建，许乾慰，何森，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]