一种钢结构防火涂料及其制备方法、使用方法技术

本发明专利技术提供了一种钢结构防火涂料及其制备方法、使用方法。本发明专利技术的防火涂料，由磷酸钾镁胶粘剂、改性助剂、填料以及增韧组分组成；用白刚玉砂作填料，可提高涂料的抗压强度和耐火性能；用膨胀珍珠岩散料作填料，可降低涂料的干密度、提高其隔热能力；膨胀珍珠岩散料通过硅烷浸渍液进行表面改性处理，经过表面改性处理的膨胀珍珠岩散料表面憎水，经过改性后的膨胀珍珠岩散料筒压强度变大、而吸水率则大大降低，膨胀珍珠岩的低吸水率不会导致满足施工稠度要求的水性无机防火涂料浆体的高水灰比和硬化体的结构缺陷；本发明专利技术的防火涂料具有常温固化、固化时间可控、硬化迅速和硬化过程体积稳定性好的特点，其与钢基体附着力强、耐久性好和耐火极限高。好和耐火极限高。

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构防火涂料及其制备方法、使用方法


[0001]本专利技术涉及涂料
，尤其涉及一种钢结构防火涂料及其制备方法、使用方法。

技术介绍

[0002]近几十年，我国钢材产量快速增长，钢结构加工制造技术逐渐成熟，为钢结构建筑提供了前提。钢结构具有强度高、自重轻、抗震性好、安装施工快捷等一系列优点，被越来越多应用于高层建筑、大跨度结构和轻型结构等，但防火性差是其致命的缺陷，一旦遇到火灾，未采取防火保护措施的建筑钢结构会迅速坍塌。在建筑钢结构的各种防火保护措施中，在其表面涂覆各类防火涂料是较为简单易行、可靠和经济实用的方法，可明显提高钢构件的耐火极限。
[0003]钢结构防火涂料按所用基料的性质可分为有机型、无机型和有机无机复合型三类。无机非膨胀型防火涂料以厚型为主，其厚度在8～50mm范围内变化，遇火时依靠涂料中的绝热材料阻止热的传递来保护基材；该类涂料多为无机水溶性涂料，耐火极限较高，燃烧时不产生有毒气体和烟雾，且无机组份抵抗外界环境的长期侵蚀作用较好，环境友好性和耐久性均优于有机防火涂料。无机水性防火涂料的粘结剂是影响无机水性防火涂料综合性能的主要因素，目前常用的粘结剂有硅酸盐系、铝酸盐系和磷酸盐系列。硅酸盐系列粘结剂的粘结强度高，耐热、耐水性能较好，但耐碱性能较差，且固化温度较高；用铝酸盐系列作为粘结剂则存在铝酸盐水化产物易产生晶型转变的问题，导致使用状态下强度失效等；相比而言，磷酸盐系列胶粘剂具有耐水性好，固化收缩率小和高温强度高等优点，但仍存在低温固化、不便于保存和成本高等问题。
[0004]磷酸钾镁胶粘剂(MKPC)类属磷酸盐胶粘剂系列，由碱组份死烧氧化镁、酸组份钾磷酸盐和助剂等按照一定比例制成，其在酸性条件下通过酸碱化学反应及物理作用生成磷酸盐为黏结相，且在常温下通过化学键结合，具备常温固化、快硬、高早强、高体积稳定性、粘结性强等特点。MKPC的快硬、高早强特性可弥补硅酸盐类胶粘剂固化时间长和需养护的缺陷，MKPC中的可溶性磷酸盐可与钢结构表面的铁元素结合形成一层致密的磷酸铁类化合物保护层，既可保护钢结构表面的锈蚀，又增强了涂料在钢结构表面的附着力，可克服无机厚型涂料与基层附着力差和易剥落的缺陷，MKPC的常温固化特点使其优于其他磷酸盐类胶粘剂，MKPC的主要原料死烧氧化镁粉本身就是耐火材料，其硬化体具有较好的防火耐高温性能。但是，MKPC基材料对水胶比非常敏感，若水胶比过大，在制备MKPC基材料浆体时易出现分层、离析的情况，导致其胶凝性水化产物与未反应的氧化镁颗粒之间不能及时形成网状结构，造成硬化体表面膨胀和强度严重衰减。膨胀珍珠岩呈蜂窝结构，具有化学性能稳定、导热系数低等特点，是很理想的隔热保温材料，可用作防火涂料的轻质填料。但膨胀珍珠岩分子容易极化至氢键，呈亲水特性，多孔性和亲水性导致其吸水率较高。在与无机胶粘剂粉料混合搅拌制浆过程中，膨胀珍珠岩的高吸水率会导致满足施工稠度要求的水性无机防火涂料浆体的高水灰比和硬化体的结构缺陷。
[0005]基于目前钢结构防火涂料存在的问题，有必要对此进行改进。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种钢结构防火涂料及其制备方法、使用方法，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种钢结构防火涂料，包括以下重量份原料：58～70份的磷酸钾镁胶粘剂、3～7份的改性助剂、30～40份的填料以及0.5～1份的增韧组分；
[0008]所述填料包括以下质量分数的组分：70～75％的白刚玉砂、25～30％的表面改性处理的膨胀珍珠岩散料；
[0009]其中，表面改性处理的膨胀珍珠岩散料的制备方法为：
[0010]将异丁基三乙氧基硅烷加入至水中制备得到硅烷浸渍液；
[0011]将硅烷浸渍液喷洒至膨胀珍珠岩散料表面，静置后，干燥，即得表面改性处理的膨胀珍珠岩散料。
[0012]优选的是，所述的钢结构防火涂料，所述改性助剂由石英粉、二氧化钛和引气剂组成，所述石英粉、二氧化钛和引气剂的质量比为(85～90):(5～10):(2.5～5)。
[0013]优选的是，所述的钢结构防火涂料，所述增韧组分由可再分散乳胶粉和玻璃纤维组成，所述可再分散乳胶粉和玻璃纤维的质量比为(45～55):(45～55)。
[0014]优选的是，所述的钢结构防火涂料，所述石英粉中二氧化硅的质量含量为95～99％，所述石英粉的粒径为70～160μm。
[0015]优选的是，所述的钢结构防火涂料，所述硅烷浸渍液的质量浓度为8～12％。
[0016]优选的是，所述的钢结构防火涂料，将硅烷浸渍液喷洒至膨胀珍珠岩散料表面，静置后，干燥的步骤中，静置时间为10～15h，干燥温度为50～70℃、时间为45～55h；
[0017]所述硅烷浸渍液与所述膨胀珍珠岩散料的质量比为(3～5):1。
[0018]优选的是，所述的钢结构防火涂料，所述膨胀珍珠岩散料中SiO2的质量含量为70～75％、Al2O3的质量含量为11～14％；所述膨胀珍珠岩散料烧失量不大于4％；所述膨胀珍珠岩散料的粒径为1～3mm，堆积密度≤100kg/m3、导热系数≤0.056W/(m
·
K)。
[0019]优选的是，所述的钢结构防火涂料，所述可分散性乳胶粉的pH值为5～7、平均粒径为60～100μm、粘度为0.5～2mPa.s；
[0020]所述玻璃纤维的直径为18～32μm、长度为3
‑
6mm。
[0021]第二方面，本专利技术还提供了一种所述的钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]于10～30℃、相对湿度为40～70％下，将磷酸钾镁胶粘剂、改性助剂、白刚玉砂和增韧组分混合得到混合物；
[0023]然后向混合物中加水，搅拌后，再加入表面改性处理的膨胀珍珠岩散料，边搅拌并再次加水，即得钢结构防火涂料。
[0024]第三方面，本专利技术还提供了一种所述的钢结构防火涂料或所述的制备方法制备得到的钢结构防火涂料的使用方法，包括以下步骤：
[0025]将钢结构防火涂料涂覆于基材表面达到规定厚度并形成防火涂层；其中，每次涂覆厚度为3～5mm厚，每两次涂覆间隔为1～3h，经过多次涂覆至达到规定厚度。
[0026]本专利技术的一种钢结构防火涂料及其制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术的钢结构防火涂料，由磷酸钾镁胶粘剂(MKPC)、改性助剂、填料以及增韧组分组成，其中，填料由白刚玉砂和表面改性处理的膨胀珍珠岩散料组成；用白刚玉砂作填料，可提高涂料的抗压强度和耐火性能；用膨胀珍珠岩散料作填料，可降低涂料的干密度、提高其隔热能力；进一步的，膨胀珍珠岩散料通过硅烷浸渍液进行表面改性处理，经过表面改性处理的膨胀珍珠岩散料表面憎水，经过改性后的膨胀珍珠岩散料筒压强度变大、而吸水率则大大降低，这样其在与磷酸钾镁胶粘剂粉料混合搅拌制浆过程中，膨胀珍珠岩的低吸水率不会导致满足施工稠度要求的水性无机防火涂料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢结构防火涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：58～70份的磷酸钾镁胶粘剂、3～7份的改性助剂、30～40份的填料以及0.5～1份的增韧组分；所述填料包括以下质量分数的组分：70～75％的白刚玉砂、25～30％的表面改性处理的膨胀珍珠岩散料；其中，表面改性处理的膨胀珍珠岩散料的制备方法为：将异丁基三乙氧基硅烷加入至水中制备得到硅烷浸渍液；将硅烷浸渍液喷洒至膨胀珍珠岩散料表面，静置后，干燥，即得表面改性处理的膨胀珍珠岩散料。2.如权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于，所述改性助剂由石英粉、二氧化钛和引气剂组成，所述石英粉、二氧化钛和引气剂的质量比为(85～90):(5～10):(2.5～5)。3.如权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于，所述增韧组分由可再分散乳胶粉和玻璃纤维组成，所述可再分散乳胶粉和玻璃纤维的质量比为(45～55):(45～55)。4.如权利要求2所述的钢结构防火涂料，其特征在于，所述石英粉中二氧化硅的质量含量为95～99％，所述石英粉的粒径为70～160μm。5.如权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于，所述硅烷浸渍液的质量浓度为8～12％。6.如权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于，将硅烷浸渍液喷洒至膨胀珍珠岩散料表面，静置后，干燥的步骤中，静置时间为10～15h，干燥温度为50～70℃、时间为45～55...

【专利技术属性】
技术研发人员：段艳刚，吴元成，林其涛，崔利鹏，刘晓勇，赵慧凯，李翔，何美章，
申请(专利权)人：中铁城建集团第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：