一种水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法，该涂料的原料配比为：聚合物乳液15-50%，聚磷酸铵15-30%，季戊四醇5-15%，三聚氰胺3-10%，钛白粉5-12%，无机填料2-13%，可膨胀性石墨0-5%，增塑剂1-10%，润湿分散剂0.4-1.5%，消泡剂0.2-0.5%，成膜助剂1-6%，水5-15%，上述原料总和为100%。上述涂料采用高速分散法或研磨分散法制备，防火涂料的涂层在受热时能够形成发泡效果好、气孔小而均匀、膨胀倍数高的碳化层。该涂料最终的耐火性能远远高于国家标准的技术要求，是一种以水性涂料产品，无毒无气味，对环境友好，可用刷涂、喷涂或辊涂方式进行施工。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防火涂料的制备方法，具体地说，是水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法。
技术介绍
钢结构具有强度高、韧性好、抗震性好等特点而被广泛应用于建筑领域。但是，钢结构的耐火性很差，普通建筑用钢在540°C左右就会失去静态平衡，而火场温度通常都会在700°C以上，许多建筑物构件在高温下失去荷载能力导致建筑物坍塌，给人们生命财产造成巨大损失。对此，人们通常采用混凝土包覆、绝热隔板包覆、矿物纤维与水泥混合后喷涂以及钢结构防火涂料的喷涂对钢结构进行阻燃保护。其中，涂覆防火涂料具有操作简单、方便，用量小，阻燃效果好且有优异的装饰效果等特点而被广泛使用。 钢结构防火涂料按阻燃机理的不同，可分为非膨胀型和膨胀型防火涂料两类；按使用的分散介质的不同，可分为水性防火涂料和溶剂型防火涂料；按涂层厚度分，可分为厚型(7 45mm)、薄型(3 7mm)和超薄型(< 3mm)防火涂料。非膨胀型防火涂料是一种厚型涂料，它主要是由涂料组分中的无机隔热填料自身的难燃性来起到隔热阻燃的目的，但其用量大，而且自身的隔热保护层较薄，在温度很高的火场中耐火时间较短。膨胀型防火涂料受热时能够形成一层比自身涂料厚十几甚至几十倍的多孔蜂窝状的炭质泡沫层，其导热系数小，难燃、难挥发，耐火时间长，受到广泛应用。随着涂料工业向节能、经济、低污染、高性能化、专业化的方向发展，传统溶剂型钢结构防火涂料逐渐被水性涂料取代。因此，应时代和市场的要求，水性超薄型防火涂料由此产生，并发展迅猛。水性钢结构膨胀型防火涂料一般由四种组分构成①基料一高分子聚合乳液，如苯丙乳液，纯丙乳液，硅丙乳液，醋叔乳液等。②阻燃助剂，一般包括a.酸催化剂。通常是一种无机酸或是在100-260°C之间能够分解出酸类物质的化合物，如聚磷酸铵、硼酸化合物。b.成炭剂，这类物质含碳量较高，如季戊四醇(PER)、双季戊四醇等。c.发泡剂，如三聚氰胺(MEL)或三聚氰胺的衍生物。③无机填料。④其他助剂，包括制备涂料常用的润湿剂、分散剂、消泡剂、增塑剂、成膜助剂、增稠剂、偶联剂、防腐剂等。在这些因素当中，除了阻燃助剂、无机填料等极大地影响涂料的防火性能外，乳液的选择也对涂料的阻燃效果影响巨大，它除了起到粘结涂料的各个组分的作用，决定涂层的理化性能之外，还有可能参与到成炭反应过程，对碳化层的多孔结构及孔的数量、碳化层的致密性具有十分重要的影响。基料乳液可以是一种或几种乳液复配，均聚或共聚化合物，如专利CN101857760A使用的有机硅改性丙烯酸树脂乳液，专利CN102002301A采用水性环氧乳液和自交联硅丙乳液复配，专利CN1394923A以丙烯酸酯乳液和氯偏乳液作为成膜物质，专利CN102115627A涉及的水性硅丙树脂和羟基丙烯酸树脂，专利CN200380107160、美国专利US7417091和US7105605采用具有牛顿流型丙烯酸聚合物和交联型丙烯酸聚合物作为成膜聚合物，均制得了防火性能优良的膨胀型水性钢结构防火涂料。但并不是所有的乳液都适用于膨胀型防火涂料，合适的熔融粘度是用作水性防火涂料成膜聚合物所必须具有的关键特性之一。目前，对防火涂料用乳液的选择重点一般都放在其元素组成(如是否含有一些阻燃元素P、N和卤素等)、分子结构、玻璃化转变温度、是否交联等方面，对乳液聚合物在不同燃烧温度下的流变行为的研究很少。目前，大多数水性防火涂料在燃烧时形成的碳化层存在着发泡不均一、强度差、易脱落、与钢铁基材的附着力差等缺点，使得涂层的阻燃效果变差，从而影响了水性超薄型钢结构防火涂料的推广应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术存在的缺陷，优化选择可用于膨胀型防火涂料的聚合物乳液，添加耐火填料，提供一种耐火性能优异的水性超薄钢结构防火涂料，解决防火涂料在燃烧过程中膨胀效果差、碳化层与钢材容易脱离、碳化层强度差等问题。所制备的涂膜物理及机械性能稳定，耐火性能优异，在涂层厚度为2. Omm时，耐火时间达到2. Oh以上。同时，本专利技术还提供该涂料的制备方法。 —种水性超薄型钢结构防火涂料，按重量百分比计，原料配比如下聚合物乳液15-50% (优选20-40%) 聚鱗酸鑛15-30% 季戊四晴5-15%.........-:聚衹胺3-10% (优选5-請％) 钛H粉5-12%+无机填料0-10% (优选2-5%) 可膨胀性石墨 0-5%增塑剂1-10% (优选I-8%)润湿分散剂0.4-1.5% (优选0.6-1.5%) 消泡剂0.2-0.5% 成膜助剂1-6% 水5-15 /0，上述原料总和为請0%。用于防火涂料的聚合物乳液的熔融温度要与阻燃体系的分解温度相匹配，恰当的熔融温度在150-250°c之间；熔融时的粘度要适中，如在IO-IOOPa. S之间，这样涂层受热时才能获得发泡效果好、气孔小而均匀、膨胀倍数高的碳化层。此外，乳液用量要适当，如其用量过大，则膨胀层与钢材的附着力差，容易脱落；乳液用量过少，一方面影响涂料的粘度，另一方面，则会影响涂层在燃烧时发泡的均匀性。优先选择熔融温度在180-230°C之间、熔融粘度在20-80Pa. s之间乳液。优选地，所述的聚合物乳液为丙烯酸聚合物乳液、苯乙烯-丙烯酸聚合物乳液、醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯乳液、含硅丙烯酸聚合物乳液中的一种或两种以上的复配。聚磷酸铵(APP)分子式为(NH4)n+2Pn03，为无支链的链状聚合物大分子，在防火涂料中被用作酸催化剂，主要作用是释放难燃气体及催化多元醇有机物成炭，其分解温度一般在10(T260°C之间。市售的APP包括低聚合度水溶性和高聚合度难溶性APP，低聚合度的APP易溶于水，热稳定性较差，不适合作为水性防火涂料应用于经常裸露在外的钢结构材料上。高聚合物度的APP难溶于水且热稳定性好，从APP在水性防火涂料的耐水性及分散性角度看，APP的聚合度优选在600-1000之间。APP的用量要与PER、MEL及乳液相匹配。季戊四醇是一类含碳量较高的物质，通常支链上含有多个羟基，在防火涂料中被用作成炭剂。除了季戊四醇，还有双季戊四醇和三季戊四醇可被用作成炭剂。单季戊四醇含羟基量大，炭化率高，要达到同样的炭化效果其用量比双季戊四醇及三季戊四醇要少。成炭剂的用量过大会使形成的碳化层致密性较好，成炭量较大，但膨胀高度会变小；用量过小则会影响最终碳化层的碳化量，容易使火焰烧透碳化层至基材，耐火时间变短。一般成炭剂含量低于APP含量。三聚氰胺是一类含胺类化学物质，高温下释放难燃气体NH3、CO2, H2O等，使熔融的涂层鼓起来形成膨胀层，常作为发泡剂被应用在防火涂料中。·钛白粉是涂料中常用的白色颜料，其主要成分是二氧化钛，它在防火涂料中除了作为白色颜料起到遮盖作用以外还参与到防火涂料的燃烧反应中，二氧化钛与APP反应生成焦磷酸肽，这类物质耐高温，在火场后期温度很高的情况下会起到支撑碳化层的作用；此夕卜，钛氧化物具有催化效果，其能促进乳液聚合物、多元醇和阻燃发泡剂的结合，推动发泡层的形成并维持其高保形性。本专利技术优选金红石型二氧化钛。本专利技术所述的无机填料优选纤维填料、海泡石、水滑石中的一种或几种。纤维填料是一种含氧化铝高、含硅量低的无机填料，它的分解温度达到700°C以上，纤维长本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水性超薄型钢结构防火涂料，其特征在于，按重量百分比计，原料配比如下：FDA00002054434600011.jpg
【技术特征摘要】
1.一种水性超薄型钢结构防火涂料，其特征在于，按重量百分比计，原料配比如下 聚合物乳液15-50% 聚磷酸铸15-30% 季戊_醇5-15% ......::聚氰胺3-10% 钦广1粉5-12% 无机填料2-13% 可膨胀性石眾0-5%增塑剂140% 润湿分散剂0.4-1.5% 消泡剂0.2-0.5%成膜助剂1-6%水545% J述原料总靡为100 /^2.根据权利要求I所述防火涂料，其特征在于，其中，聚合物乳液20-40%三聚氰胺5-10%无机填料2-5% 增剛剂1-8%润浞分 玫剂0.6-1.5%ο3.根据权利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述聚合物乳液选择熔融温度在150-250°C之间、熔融粘度在IO-IOOPa. s之间的聚合物乳液。4.根据权利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述的聚合物乳液为丙烯酸聚合物乳液、苯乙烯-丙烯酸聚合物乳液、醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯乳液、含硅丙烯酸聚合物乳液中的一种或两种以上的复配。5.根据权利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述聚磷酸铵的聚合度在600-1000之间；所述的无机填料是纤维填料、海泡石、水滑石中的一种或几种。6.根据权利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述的润湿分散剂包括润湿剂和分散剂，润湿剂是一种多官能聚合物烷基醇铵盐溶液，分散助剂为高分子量嵌段共聚物溶液；润湿剂和分散剂的质量比为1:1. 5 1:3。7.根据权利要求I或2所述防...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏正斌，李清英，范方强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。