一种水性建筑结构钢防火防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种水性结构钢防火防腐多功能涂料及其制备方法,包括以下重量份的原料：有机硅改性丙烯酸树脂20~50份；聚磷酸铵8~14份；季戊四醇3~6份；三聚氰胺4~9份；可膨胀石墨3~6份；三聚磷酸铝2~4份；磷酸锌2~4份；铝银浆3~5份；溶剂20~30份；助剂2~5份。本发明专利技术集防火防腐功能于一体，避免多次刷涂导致的涂层间结合力不够而影响防火防腐效果,具有良好的流平性质，表面平整、结合力高以及强度高等优良性质。该涂料遇到高温后涂层膨胀倍率高，有效阻止热量的传递，延长钢材达到屈服温度的时间。该涂料在大气环境中可以有效的抵制空气中的物质对钢材进行腐蚀。

A kind of water-based fireproof and anticorrosive coating for building structural steel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种水性建筑结构钢防火防腐涂料及其制备方法
本专利技术属于建筑用结构钢涂料领域，具体涉及一种水性结构钢防火防腐多功能涂料及其制备方法。
技术介绍
钢结构建筑具有结构稳定、空间大、建造与回收方便、环保等特点，是目前我国鼓励支持的建筑结构。结构钢虽然属于一种不燃烧材料，但是结构钢的本身是一种热良导体，十分容易传导热能。按理论计算，在全负荷下，结构钢失去平衡稳定性的临界温度为500℃。通常火场温度都在800~1000℃，在如此高温条件下，无任何保护的结构钢很快就会出现塑性变形，大约15min内就会倒塌，造成较大经济损失和人员伤亡，导致严重的安全事故。另外金属在使用的过程中，受环境中各种介质的影响，会被氧化或腐蚀，不仅造成资源的浪费，还导致其各方面性能降低，带来直接或间接的经济损失。因此金属的防火及防腐已成为不容忽视的问题。涂料作为结构钢防火防腐措施中最简便有效的方法之一，目前被广泛研究。目前我国在单纯防火或者防腐方面的涂料研究已经较为成熟，但兼具防火防腐多功能的涂料目前正在发展阶段。多功能防火防腐涂料与单纯功能的涂料相比，改善了目前该类涂料需要分层刷涂而造成的涂层间结合力差，各涂层功能因为其他涂层的覆盖而衰减的现状。一般涂料如果单独分两次刷涂是可以分别达到防腐和防火的效果，但是简单两种复合很容易造成防腐物质和防火物质混合，最终达不到防腐层和防火层分开的目的，进而防腐和防火两个效果都会变差。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的:提供一种水性建筑结构钢防火防腐涂料及制备方法，一次涂刷达到防腐防火效果。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种水性建筑结构钢防火防腐涂料，其中，包括以下重量份的原料：有机硅改性丙烯酸树脂20~50份；聚磷酸铵8~14份；季戊四醇3~6份；三聚氰胺4~9份；可膨胀石墨3~6份；三聚磷酸铝2~4份；磷酸锌2~4份；铝银浆3~5份；溶剂20~30份；助剂2~5份。进一步的所述助剂为成膜助剂1~3份、分散剂0.5~1份、消泡剂0.25~0.5份、流平剂0.25~0.5份。一种水性建筑结构钢防火防腐涂料的制备方法，其特征在于，该方法制备过程包括以下步骤:（1）在搅拌状态下，于容器中依次加入聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、可膨胀石墨和去离子水，加完后仍继续搅拌。（2）在搅拌状态下，于容器中依次加入三聚磷酸铝、磷酸锌、铝银浆和去离子水，加完后仍继续搅拌。（3）在搅拌状态下，于容器中依次加入有机硅改性丙烯酸树脂、成膜助剂、分散剂、消泡剂、流平剂，加完后仍继续搅拌，搅拌均匀后即得成品。进一步的所述步骤（1）中，去离子水为其总质量的76%~82%。进一步的所述在步骤（2）中，去离子水为其总质量的18%~24%。进一步的所述在步骤(1)(2)(3)中搅拌状态指在混合在砂磨机转速为500~1000r/min，搅拌时间为10~25min。成膜物质为有机硅改性丙烯酸树脂，该树脂具有良好的耐热氧化、耐候性、耐水性、良好的粘接性以及耐油耐溶剂性。化学防火体系为脱水催化剂聚磷酸铵、成炭剂季戊四醇、发泡剂三聚氰胺中的一种或多种。物理阻燃膨胀剂为可膨胀石墨。受到200℃高温时，发生反应使石墨膨胀增大，形成良好的绝热层。防腐体系为三聚磷酸铝、磷酸锌和铝银浆中的一种或多种。其中铝银浆作为防腐关键，使其与钢铁基材紧密接触，牺牲阳极的阴极保护法。水性助剂为成膜助剂、分散剂、消泡剂、流平剂中的一种或多种。用来提高水性结构钢防火防腐多功能涂料的使用效果。本专利技术有益效果：本专利技术配方利用水性有机硅改性丙烯酸树脂体系，通过选取特定可膨胀阻燃助剂和化学防腐助剂可以达到防腐层靠底层（下层），防火层在外层(上层)，中间有一个过渡层，防火层和防腐层呈梯度分布。一次刷涂即可。本专利技术集防火防腐功能于一体，避免多次刷涂导致的涂层间结合力不够而影响防火防腐效果。具有良好的流平性质，表面平整、结合力高以及强度高等优良性质。该涂料遇到高温后涂层膨胀倍率高，有效阻止热量的传递，延长钢材达到屈服温度的时间。该涂料在大气环境中可以有效的抵制空气中的物质对钢材进行腐蚀。该涂料采用刷涂方式，操作简单。耐火方面和耐腐蚀方面等全部指标都符合GB/T9265-1988和JG/T224-2007。本专利技术产品的防火隔热原理：（1）一方面随着温度升高，涂料中溶剂和易挥发物质首先逸出，然后220℃附近三聚氰胺分解产生气体，气体在涂层内部膨胀形成泡沫层。360℃附近多聚磷酸铵反应分解释放出磷酸和多聚偏磷酸。磷酸使季戊四醇脱水成炭生成较致密的炭化层，该炭化层质地蓬松，使钢材不能直接接触到火焰，该膨胀炭层导热系数低，可以延缓钢材的升温速度，从而保护了钢材的强度。（2）另一方面在火场中，会发生树脂的软化、熔融和一些颜填料的分解，放出水蒸气、氨气或者二氧化碳等气体，一方面这些气体稀释了氧气的浓度，缓解了大火的燃烧，另一方面这些分解反应会吸收部分热量，也降低了钢结构表面温度。本专利技术产品的耐腐蚀原理：（1）物理屏蔽作用：以致密的防腐涂层将被保护材料与外界的腐蚀性物质隔离开，构成了非常有效的阻挡层，有效地阻止了腐蚀介质到达基体。（2）电化学防护：由于涂料中含有的铝银浆电位比铁负，铝银浆会牺牲阳极为钢铁基体提供阴极保护。（3）钝化或缓蚀作用：涂料中包含了氧化物和硅化合物，它们都是腐蚀的缓蚀剂，会降低钢基体腐蚀速率。具体实施方式下面将结合实例对
技术实现思路
中的技术方案进行清楚、完整的描述。下面所述实例仅为本专利技术的部分实例。应当理解，这些实例仅对本专利技术进行解释说明，并不用于限定本专利技术。实施例1本专利技术提供一种水性结构钢防火防腐多功能涂料，所用的包括以下重量份的原料：有机硅改性丙烯酸树脂20~50份；聚磷酸铵8~14份；季戊四醇3~6份；三聚氰胺4~9份；可膨胀石墨3~6份；三聚磷酸铝2~4份；磷酸锌2~4份；铝银浆3~5份；溶剂20~30份；助剂2~5份；所述有机硅改性丙烯酸树脂为涂料成膜物质，其中树脂固含量为65%，粘度为60，具有良好的耐热氧化、耐候性以及耐水性。所述聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）、三聚氰胺（MEL）、可膨胀石墨（EG）作为涂料中的膨胀阻燃体系，优选以APP:PER:MEL:EG=5:2:3:1.8的重量比例制备的涂料有良好的阻燃隔热效果。所述三聚磷酸铝、磷酸锌、铝银浆作为涂料中的防腐体系，优选以三聚磷酸铝：磷酸锌：铝银浆=3:3:4的重量比例制备的涂料有良好的隔绝防腐作用。所述助剂为成膜助剂、分散剂、消泡剂和流平剂中的一种或多种。实施例2一种结构钢防火防腐双功能涂料，按照重量分数，包括以下组分：有机硅改性丙烯酸树脂20份；聚磷酸铵14份；季戊四醇5.6份；三聚氰胺8.4份；可膨胀石墨5.6份；三聚磷酸铝3.6份；磷酸锌3.6份；铝银浆4.8份；溶剂20~30份；成膜助剂3份、分散剂1份、消泡剂0.3份、流平剂0.5份。实施例3一种结构钢防火防腐双功能涂料，按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性建筑结构钢防火防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：有机硅改性丙烯酸树脂20~50份；聚磷酸铵8~14份；季戊四醇3~6份；三聚氰胺4~9份；可膨胀石墨3~6份；三聚磷酸铝2~4份；磷酸锌2~4份；铝银浆3~5份；溶剂20~30份；助剂2~5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性建筑结构钢防火防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：有机硅改性丙烯酸树脂20~50份；聚磷酸铵8~14份；季戊四醇3~6份；三聚氰胺4~9份；可膨胀石墨3~6份；三聚磷酸铝2~4份；磷酸锌2~4份；铝银浆3~5份；溶剂20~30份；助剂2~5份。


2.根据权利要求书1所述的一种水性建筑结构钢防火防腐涂料，其特征在于，所述助剂为成膜助剂1~3份、分散剂0.5~1份、消泡剂0.25~0.5份、流平剂0.25~0.5份。


3.一种水性建筑结构钢防火防腐涂料的制备方法，其特征在于，该方法制备过程包括以下步骤:
（1）在搅拌状态下，于容器中依次加入聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、可膨胀石墨和去离子水，加完后仍继续搅拌。
（2）在搅拌状态下，于容器中依次加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴刚，蔡艳青，许莹，于欢，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：河北;13