一种耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料及其制备方法和应用。耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料，按重量份数，组分包含：水性超支化丙烯酸树脂40

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及工业厂房钢结构的防腐防火保护的涂料技术，具体涉及到是应用于C4～C5腐蚀环境下(ISO12944：2017)的一种耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在火灾发生时，建筑物钢结构的温度会受热升高，钢结构的强度下降，当钢结构温度达到600℃之后，钢结构本身的强度下降到常温条件下的30％。此时，建筑物结构坍塌，造成更大损失。而在C4
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C5腐蚀环境下的钢结构，随着腐蚀的进行，防护涂层的破坏，钢结构自身会受到腐蚀，发生锈蚀，钢结构的强度降低，一旦发生火灾，此种环境下的钢结构的倒塌速度会更快。
[0003]目前应用于C4～C5腐蚀环境下(ISO12944：2017)钢结构表面防腐防火涂料主要是膨胀型防火涂料。在发生火灾时，钢结构受火，膨胀型防火涂料在钢结构表面会发生几十倍的膨胀，形成坚硬的隔热绝缘层，降低了钢结构表面的受热程度，进而延长了钢结构发生形变的时间，保证建筑物不倒塌或者延后了开始倒塌的时间，为人员的安全撤离创造了时间。但是目前的防腐类膨胀型钢结构防火涂料多为溶剂型丙烯酸树脂防火涂料，环保性不好，而采用的水性膨胀型防火涂料，虽然环保性较好，但是存在防腐性能不够的问题，无法满足C4～C5环境下(ISO12944：2017)的腐蚀要求，达不到要求的长效防腐效能。同时，如何提高膨胀型防火涂料耐热性以及防火性也是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的水性防火涂料主要用于工业厂房钢结构的防火防腐，具体为沿海建筑物钢结构、腐蚀环境工业厂房钢结构、大型室内游泳池钢结构等，以满足C4～C5腐蚀环境下(ISO12944：2017)的使用要求。为实现该使用目的，本专利技术通过特定制备方法得到含硅超支化丙烯酸树脂，不仅提高防火涂料的粘结性，而且改善涂料的耐腐蚀性、耐火性和耐候性，综合使用性能优异。
[0005]基于此，在第一方面，本专利技术提供了一种耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料，按重量份数，组分包含：水性超支化丙烯酸树脂40
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60份，阻燃剂30
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50份，助剂0.1
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5份，改性填料5
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10份，水20
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30份。
[0006]可选的，所述阻燃剂包括成碳剂、脱水成碳催化剂和发泡剂，质量比例为1:3:3；其中所述成碳剂为季戊四醇；所述脱水成碳催化剂为聚磷酸铵或磷酸二铵；所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、氯化石蜡和多聚磷酸铵中的一种或组合。
[0007]可选的，所助剂包含分散剂、成膜助剂和消泡剂的一种或组合；所述分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸和油酸钠中的一种或组合；所述成膜助剂为十二碳醇酯、丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚中的一种或组合；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷和聚氧丙烯甘油醚中的一种或组合。
[0008]可选的，所述改性填料的制备方法包括如下步骤：(1)将硅烷偶联剂溶于无水乙醇制备质量浓度30
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50％的溶液；(2)将溶液喷淋于高速搅拌机中的填料上，高速搅拌均匀，鼓风干燥箱中95
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105℃干燥2
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5h后自然冷却，得到改性填料；所述填料为硫酸钡、钛白粉、碳酸钙和白炭黑中的一种或组合。
[0009]可选的，所述硅烷偶联剂为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β
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甲氧乙氧基)硅烷)中的一种或组合。
[0010]可选的，所述水性超支化丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：(1)在惰性气体保护的带有回流装置的反应釜中依次加入摩尔浓度1
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3mol/L的顺丁烯二酸酐的甲苯溶液，室温下加入四氯硅烷，搅拌状态下逐滴加入去离子水，常温反应0.5
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1h，加热至90
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100℃反应2
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4h，保持回流，得到预反应液；其中顺丁烯二酸酐、四氯硅烷和去离子水的摩尔比为4:1
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2：4；(2)在预反应液中，加丙烯酸羟乙酯，控制反应釜的温度在50
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70℃范围内，反应3
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4h后加入过氧化苯甲酰，保持温度85
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90℃，继续反应2
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3h，得到聚合液；其中丙烯酸羟乙酯、过氧化苯甲酰和四氯硅烷的摩尔比为4
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8：0.1
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0.6:1；(3)去除回流装置，保持温度100
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115℃，去除并回收甲苯溶剂，去离子水洗涤，过滤，干燥，得到水性超支化丙烯酸树脂。
[0011]在第二方面，本专利技术提供了一种如上所述的耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料的制备方法，包括步骤：(1)按重量份数，称取包含水性超支化丙烯酸树脂、阻燃剂、改性填料、助剂和水的物料，混合得到混合物料；(2)将上述混合物料在高速搅拌机中，控制温度60
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70℃，转速2500
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3500转/分钟，继续搅拌30
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60分钟，得到耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料。
[0012]在第三方面，本专利技术提供了一种如上所述的耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料的用途，用于工业厂房钢结构的防腐防火保护，所述工业厂房钢结构为沿海建筑物钢结构、腐蚀环境工业厂房钢结构、大型室内游泳池钢结构中的一种。
[0013]本专利技术的有益效果如下：
[0014]1、本专利技术的水性超支化丙烯酸树脂是由四氯化硅和顺丁烯二酐混合后，加热条件下发生水解和缩聚，顺丁烯二酸的单个羧基取代氯原子接枝于硅原子，后续添加的丙烯酸羟乙酯的羟基与顺丁烯二酸的另一个羧基缩合得到硅支化中间体，加入引发剂后，丙烯酸羟乙酯与前述硅支化中间体进一步发生预聚合反应，生成水性超支化丙烯酸树脂；该水性超支化丙烯酸树脂具有三维立体的双键活性官能团和硅原子，分子空间位阻低，粘度低，可以改善涂料本身的反应均匀性和反应活性，更有效的形成三维包裹阻燃剂和其他填料，整个体系的空间均匀更为分布；同时借助于水性超支化丙烯酸树脂的活性端基羟基，防火涂层与钢结构的附着效果更强，利于延长耐火时效，耐老化和防腐性能更优。
[0015]2、火灾发生时，温度升高，含硅的超支化丙烯酸树脂软化点提高，与阻燃剂体系合理的搭配，利于进行发泡、脱水和成炭的效果，涂层整体膨胀致密均匀，内部结构整齐蜂窝状炭质层，发泡倍率高，显著提高阻燃和隔热效果，保护了钢结构的受热升温。
[0016]3、采用的阻燃剂体系是磷氮体系，受热不会产生有毒有害物质，保证火灾过程中，不会因为防火涂料对人造成伤害。
具体实施方式
[0017]为使专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0018]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料，其特征在于，按重量份数，组分包含：2.根据权利要求1所述的耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料，其特征在于，所述阻燃剂包括成碳剂、脱水成碳催化剂和发泡剂，质量比例为1:3:3；其中所述成碳剂为季戊四醇；所述脱水成碳催化剂为聚磷酸铵或磷酸二铵；所述发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、氯化石蜡和多聚磷酸铵中的一种或组合。3.根据权利要求1所述的耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料，其特征在于，所助剂包含分散剂、成膜助剂和消泡剂的一种或组合；所述分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酸和油酸钠中的一种或组合；所述成膜助剂为十二碳醇酯、丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚中的一种或组合；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷和聚氧丙烯甘油醚中的一种或组合。4.根据权利要求1所述的耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料，其特征在于，所述改性填料的制备方法包括如下步骤：(1)将硅烷偶联剂溶于无水乙醇制备质量浓度30
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50％的溶液；(2)将溶液喷淋于高速搅拌机中的填料上，高速搅拌均匀，鼓风干燥箱中95
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105℃干燥2
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5h后自然冷却，得到改性填料；所述填料为硫酸钡、钛白粉、碳酸钙和白炭黑中的一种或组合。5.根据权利要求4所述的耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β
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甲氧乙氧基)硅烷)中的一种或组合。6.根据权利要求1所述的耐腐蚀膨胀型水性钢结构防火涂料，其特征在于，所述水性超支化丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：(1)在惰性气体保护的带有回流装置的反应釜中依次加入摩尔浓度1
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3mol/L的顺丁烯二酸酐的甲苯溶液，室温下...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯刚，
申请(专利权)人：黄山中邦孚而道涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：