專利名稱：一種防火涂料組合物以及防火鋼鐵材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防火涂料組合物以及包括由該防火涂料組合物形成的防火表層的防火鋼鐵材料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分為薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。所述薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料屬膨脹型防火涂料，具有防火隔熱性能好、涂層質(zhì)量輕，還有一定的美觀裝飾作用，但是其價(jià)格昂貴，不適合大面積推廣使用。厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料屬非膨脹型防火涂料主要由粘結(jié)劑、骨料和助劑組成，所述粘結(jié)劑為選自硅酸鹽水泥、氫氧化鎂、硅酸鉀、鋁質(zhì)陶瓷粉料、凹凸棒粘土、煅燒菱鎂土和無機(jī)高溫粘結(jié)劑(例如，磷酸鹽系無機(jī)高溫粘結(jié)劑)中的至少一種，所述骨料為選自膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、礦棉和硅石灰中的至少一種組成，所述助劑為選自硼系氧化物、銨系氧化物、鎂鋁系氧化物以及它們氫氧化物中的一種或多種。厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料相對(duì)于薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料便宜，但是現(xiàn)有厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料表面粗糙、色彩不好以及耐水性和耐候性較差，因此，不適合用于裸露鋼梁的防火。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有的厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的上述缺陷，提供一種防火涂料組合物，該防火涂料組合物可以在鋼鐵材料上形成彩色的防火表層，且該防火表層具有良好的耐水性和耐候性。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供包括由本發(fā)明提供的所述防火涂料組合物形成的耐火表層的防火鋼鐵材料。本發(fā)明提供了一種防火涂料組合物，該涂料組合物含有彩砂和粘結(jié)劑，所述彩砂和粘結(jié)劑各自獨(dú)立保存。本發(fā)明還提供了一種防火鋼鐵材料，其中，該防火鋼鐵材料包括鋼鐵材料主體、涂覆于所述鋼鐵材料主體上的防火基層以及涂覆于所述防火基層上的防火表層；所述防火表層是將防火涂料組合物中的粘結(jié)劑固化形成，所述防火涂料組合物為本發(fā)明提供的所述防火涂料組合物。根據(jù)本發(fā)明的所述防火鋼鐵材料，由于形成其防火表層的防火涂料組合物中含有彩砂，從而不僅使鋼鐵材料的表面比較細(xì)膩，而且還使鋼鐵材料的表面顯現(xiàn)出各種色彩；而且，由于彩砂具有較強(qiáng)的耐火性，從而增強(qiáng)了包括由本發(fā)明提供的防火涂層組合物形成的防火表層的防火鋼鐵材料的防火隔熱效果，延長(zhǎng)了鋼鐵的耐火極限，具體的，耐火極限延長(zhǎng) 0. 3-0. 6小時(shí)。另外，由于由本發(fā)明提供的所述防火涂料組合物形成的防火表層有良好的耐水性和耐候性，因此，根據(jù)本發(fā)明的所述防火鋼鐵材料能夠用于室外環(huán)境中。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明的所述防火涂料組合物含有彩砂和粘結(jié)劑，所述彩砂和粘結(jié)劑各自獨(dú)立保存。其中，相對(duì)于100重量份的彩砂，粘結(jié)劑的含量可以為40-400重量份，為了獲得更好的粘結(jié)效果，粘結(jié)劑的含量?jī)?yōu)選為100-200重量份。在本發(fā)明中，所述彩砂包括硅砂基材和包覆在硅砂基材表面的彩色樹脂層，所述彩色樹脂層由含有顏料劑和第一阻燃樹脂的彩色涂料固化形成。在所述彩砂中，相對(duì)于100重量份的硅砂基材，所述彩色樹脂層的含量可以為 0. 5-3. 5重量份，優(yōu)選為0. 8-1. 8重量份。在優(yōu)選情況下，在所述彩色樹脂層中，所述顏料劑和第一阻燃樹脂的重量比為 0.05-0.5 1。為了獲得良好的阻燃性和美觀度，所述顏料劑和第一阻燃樹脂的重量比進(jìn)一步優(yōu)選為0.2-0. 3 1。在本發(fā)明中，所述硅砂基材沒有特別的限制，可以為選自海砂、潮砂、河砂、風(fēng)積砂、人工砂和再生砂中的一種或多種。所述硅砂基材的顆粒直徑可以根據(jù)所需彩砂的顆粒直徑適當(dāng)?shù)剡x擇。在本發(fā)明中，所述顏料劑的種類沒有特別的限定，例如可以為鈦白、氧化鋅、紅色氧化鐵、朱砂、群青、氧化鈷、鈦黃、鉻黃、炭黑和酞菁藍(lán)中的一種或多種。所述顏料劑的顏色也沒有特別的限定，可以根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇。所述顏料劑例如可以使用大日精化化工有限公司的H190炭黑、大日精化化工有限公司的4920酞菁藍(lán)等。在本發(fā)明中，所述第一阻燃樹脂可以為選自聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、過氯乙烯樹脂、氯醋共聚樹脂和環(huán)氧樹脂中的一種或多種，最優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。在優(yōu)選情況下，所述第一阻燃樹脂的重均分子量為100-20000，更優(yōu)選為重均分子量為300-10000的環(huán)氧樹脂。在該優(yōu)選情況下，由該防火涂料組合物形成的防火表層具有更好的耐火性、耐水性和耐候性。在本發(fā)明中，所述彩砂中還可以含有固化劑，且所述固化劑與所述第一阻燃樹脂的重量比可以為1-20 100，優(yōu)選為5-18 100。所述固化劑可以為甲苯磺酸、硫酸乙酯、 磷酸、胺類固化劑和酸酐類固化劑中的至少一種。在優(yōu)選情況下，所述固化劑為選自雙氰胺、己二酸二酰胼、酸酐、多元酚、聚硫醇、甲階酚醛樹脂、氨基樹脂、脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺、聚酰胺、改性芳胺、咪唑和三氟化硼絡(luò)合物中的一種或多種。在所述第一阻燃樹脂為環(huán)氧樹脂的情況下，所述固化劑最優(yōu)選為脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺和聚酰胺中的至少一種，所述脂肪族多胺例如可以為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和二乙烯丙二胺中的一種或多種；所述脂環(huán)族多胺例如可以為孟烷二胺、異佛爾酮二胺和雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述粘結(jié)劑可以為能夠粘結(jié)所述彩砂的各種常規(guī)粘結(jié)劑。然而，為了進(jìn)一步提高由所述防火涂料組合物形成的防火表層的耐火性和耐候性，所述粘結(jié)劑優(yōu)選為含有第二阻燃樹脂和膨脹阻燃劑的粘結(jié)劑。進(jìn)一步優(yōu)選情況下，相對(duì)于100重量份的所述粘結(jié)劑，所述第二阻燃樹脂的含量為60-99重量份，所述膨脹阻燃材料的含量為1-40重量份。在本發(fā)明中，所述第二阻燃樹脂選自聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、過氯乙烯樹脂、氯醋共聚樹脂和環(huán)氧樹脂中的一種或多種，最優(yōu)選為環(huán)氧樹脂。在本發(fā)明中，所述環(huán)氧樹脂的重均分子量通常可以為300-10000，優(yōu)選為500-800。環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值通?？梢詾?. 3-0. 6eq/100g，例如可以使用北京仁創(chuàng)合力化工科技有限公司的環(huán)氧樹脂E44、環(huán)氧值為 0. 41-0. 47eq/100g，環(huán)氧樹脂 E51、環(huán)氧值為 0. 48-0. 54eq/100g。在本發(fā)明中，所述膨脹阻燃劑優(yōu)選為選自聚磷酸銨、可膨脹石墨和氫氧化鋁中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述粘結(jié)劑中還可以含有固化劑，相對(duì)于100重量份的所述粘結(jié)劑， 所述固化劑的含量可以為1-20重量份，優(yōu)選為5-18重量份。所述固化劑可以為甲苯磺酸、 硫酸乙酯、磷酸、胺類固化劑和酸酐類固化劑中的至少一種。在優(yōu)選情況下，所述固化劑為選自雙氰胺、己二酸二酰胼、酸酐、多元酚、聚硫醇、甲階酚醛樹脂、氨基樹脂、脂肪族多胺、 脂環(huán)族多胺、聚酰胺、改性芳胺、咪唑和三氟化硼絡(luò)合物中的一種或多種。在所述粘結(jié)劑為含有第二阻燃樹脂和膨脹阻燃劑的粘結(jié)劑，且所述第二阻燃樹脂為環(huán)氧樹脂的情況下，所述固化劑最優(yōu)選為脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺和聚酰胺中的至少一種，所述脂肪族多胺例如可以為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和二乙烯丙二胺中的一種或多種；所述脂環(huán)族多胺例如可以為孟烷二胺、異佛爾酮二胺和雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述彩砂的顆粒直徑?jīng)]有特別的限定，但是為了由本發(fā)明的所述防火涂料組合物形成的防火層的更加細(xì)膩，所述彩砂的顆粒直徑優(yōu)選為0. 05-0. 5mm。本發(fā)明還提供了一種防火鋼鐵材料，其中，該防火鋼鐵材料包括鋼鐵材料主體、涂覆于所述鋼鐵材料主體上的防火基層以及涂覆于所述防火基層上的防火表層；所述防火表層是將防火涂料組合物中的粘結(jié)劑固化形成的，所述防火涂料組合物為本發(fā)明提供的所述防火涂料組合物。在本發(fā)明中，所述防火基層的厚度可以為l-8mm，所述防火表層的厚度可以為 0. I-Imm0為了方便施工、提高美觀度的同時(shí)還使防火鋼鐵材料具有阻燃性，優(yōu)選情況下，所述防火基層的厚度為2-5mm，所述防火表層的厚度為0. 2-0. 5。根據(jù)本發(fā)明提供的所述防火鋼鐵材料，所述防火基層是通過將骨料、粘結(jié)劑和助劑進(jìn)行混合和固化而形成。用于形成所述防火基層的粘結(jié)劑與用于形成所述防火表層的粘結(jié)劑的種類不同，通常，用于形成所述防火基層的粘結(jié)劑可以為選自硅酸鹽水泥、氫氧化鎂、硅酸鉀、鋁質(zhì)陶瓷粉料、凹凸棒粘土、煅燒菱鎂土或無機(jī)高溫粘結(jié)劑(例如磷酸鹽系無機(jī)高溫粘結(jié)劑)中的至少一種，優(yōu)選為硅酸鹽水泥、氫氧化鎂或鋁質(zhì)陶瓷粉料。根據(jù)本發(fā)明提供的所述防火鋼鐵材料，用于形成所述防火基層的骨料可以為選自膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、礦棉和硅石灰中的至少一種，優(yōu)選為膨脹蛭石、膨脹珍珠巖或礦棉。 所述骨料的粒徑為0. 005-2mm，優(yōu)選為0. 1-lmm。根據(jù)本發(fā)明提供的所述防火鋼鐵材料，為了提高阻燃效果，用于形成所述防火基層的助劑優(yōu)選為選自氫氧化鋁、氫氧化鎂和三氧化二銻中的至少一種，更優(yōu)選為氫氧化鋁。根據(jù)本發(fā)明提供的所述防火鋼鐵材料，在形成所述防火基層的過程中，相對(duì)于1 重量份的所述骨料，所述粘結(jié)劑的用量為0.1-10重量份，所述助劑的用量為0.01-0. 1重量份；優(yōu)選情況下，相對(duì)于1重量份的骨料，所述粘結(jié)劑的用量為0. 5-5重量份，所述助劑的用量為0. 04-0. 08重量份。根據(jù)本發(fā)明提供的所述防火鋼鐵材料，形成所述防火基層的過程中的固化條件可以包括固化溫度為15-40°C，固化時(shí)間為180-300min ；形成所述防火表層的過程中的固化條件可以包括固化溫度為60-80°C，固化時(shí)間為500-1000min。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的所述防火涂料組合物以及防火鋼鐵材料。將IOOkg的硅砂加入到馬弗爐中，在700°C下焙燒30min，然后將焙燒后的硅砂轉(zhuǎn)移至混砂機(jī)中，在120r/min的攪拌速度下，冷卻至160°C時(shí)，加入0. 4kg的環(huán)氧樹脂(購(gòu)自北京仁創(chuàng)合力化工科技有限公司，E51，重均分子量為800)、0. Ikg的酞菁藍(lán)(購(gòu)自大日精化化工有限公司，4920型)，繼續(xù)攪拌，溫度降至130°C時(shí)，向混合物中添加0. Ikg的六亞甲基四胺，攪拌60s，即得彩砂。將IOOkg的膨脹蛭石(購(gòu)自靈壽縣亞通礦物粉體廠，平均顆粒直徑為1mm)、80kg 的硅酸鹽水泥(購(gòu)自唐山六九水泥有限公司，顆粒直徑為0. 01-0. 05 μ m)和401g的水混合均勻后，加入5kg的氫氧化鋁混合均勻得到第一混合物，將第一混合物噴涂在鋼鐵材料的表面上，在25°C下放置200min形成防火基層。將上述制備的IOOkg的彩砂、40kg的環(huán)氧樹脂(購(gòu)自北京仁創(chuàng)合力化工科技有限公司，E51，重均分子量為800)、10kg的聚磷酸銨(購(gòu)自什邡市長(zhǎng)豐化工有限公司)和IOkg的六亞甲基四胺混合均勻得到第二混合物，將第二混合物噴涂在防火基層表面，在70°C下放置SOOmin形成防火表層，得到防火鋼鐵材料。對(duì)比例1將IOOkg的膨脹蛭石(購(gòu)自靈壽縣亞通礦物粉體廠，平均顆粒直徑為1mm)、80kg 的硅酸鹽水泥(購(gòu)自唐山六九水泥有限公司，顆粒直徑為0. 01-0. 05 μ m)和401g的水混合均勻后，加入5kg的氫氧化鋁混合均勻得到第一混合物，將第一混合物噴涂在鋼鐵材料的表面上，在25°C下放置200min形成防火基層，得到防火鋼鐵材料。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的所述防火涂料組合物以及防火鋼鐵材料。將IOOkg的硅砂加入到馬弗爐中，在700°C下焙燒30min，然后將焙燒后的硅砂轉(zhuǎn)移至混砂機(jī)中，在120r/min的攪拌速度下，冷卻至160°C時(shí)，加入2. 4kg的環(huán)氧樹脂(購(gòu)自北京仁創(chuàng)合力化工科技有限公司，E44，重均分子量為3000)、0. ^g的炭黑(購(gòu)自大日精化化工有限公司、H190)，繼續(xù)攪拌，溫度降至130°C時(shí)，向混合物中添加0. 6kg的六亞甲基四胺，攪拌120s，即得彩砂。將IOOkg的膨脹珍珠巖(購(gòu)自信陽(yáng)工業(yè)城鑫源膨潤(rùn)土廠，平均顆粒直徑為0. 5mm)、 50kg的氫氧化鎂(購(gòu)自泰興化工有限公司，平均顆粒直徑為0. 05mm)和IOkg的水混合均勻后，加入5kg的氫氧化鋁混合均勻得到第一混合物，將第一混合物噴涂在鋼鐵材料表面，在 15°C下放置300min形成防火基層。將上述制備的IOOkg的彩砂、320kg的環(huán)氧樹脂(購(gòu)自北京仁創(chuàng)合力化工科技有限公司，E44，重均分子量為3000) ,30kg的聚磷酸銨(購(gòu)自什邡市長(zhǎng)豐化工有限公司)和80kg的六亞甲基四胺混合均勻得到第二混合物，將第二混合物噴涂在防火基層表面，在60°C下放置SOOmin形成防火表層，得到防火鋼鐵材料。實(shí)施例3本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的所述防火涂料組合物以及防火鋼鐵材料。將IOOkg的硅砂加入到馬弗爐中，在700°C下焙燒30min，然后將焙燒后的硅砂轉(zhuǎn)移至混砂機(jī)中，在120r/min的攪拌速度下，冷卻至160°C時(shí)，加入1. 2kg的過氯乙烯樹脂 (購(gòu)自深圳吉田化工有限公司，重均分子量為1000)、0. 3kg的炭黑(購(gòu)自大日精化化工有限公司，H190)，繼續(xù)攪拌80s，即得彩砂。將20kg的礦棉(購(gòu)自雅華礦棉廠，平均顆粒直徑為0. lmm) UOOkg的鋁質(zhì)陶瓷粉料(購(gòu)自宜興市豐瑞瓷業(yè)有限公司，平均顆粒直徑為0.01mm)和20kg的水混合均勻后， 加入5kg的三氧化二銻混合均勻得到第一混合物，將第一混合物噴涂在鋼鐵材料表面，在 40°C下放置ISOmin形成防火基層。將上述制備的IOOkg的彩砂、80kg的過氯乙烯樹脂(購(gòu)自深圳吉田化工有限公司，重均分子量為1000)、10kg的聚磷酸銨(購(gòu)自什邡市長(zhǎng)豐化工有限公司)和80kg的六亞甲基四胺混合均勻得到第二混合物，將第二混合物噴涂在防火基層表面，在20°C下放置IOOOmin形成防火表層，得到防火鋼鐵材料。測(cè)試?yán)?1)檢測(cè)彩砂的顆粒直徑采用數(shù)碼體式顯微鏡(源自北京華旗資訊數(shù)碼科技有限公司，型號(hào)DLC300)測(cè)定實(shí)施例1-3中制備的彩砂的顆粒直徑。(2)檢測(cè)防火鋼鐵材料的防火基層的厚度和防護(hù)表層的厚度將實(shí)施例1-3和對(duì)比例1中制備的防火鋼鐵材料切斷，通過游標(biāo)卡尺測(cè)定剖面的防火基層的厚度和防火表層的厚度。(3)檢測(cè)防火鋼鐵材料的耐火性根據(jù)GB14907-2002的方法檢測(cè)實(shí)施例1_3和對(duì)比例1中制備的防火鋼鐵材料的耐火時(shí)間。(4)檢測(cè)防火鋼鐵材料的耐水性根據(jù)GB14907-2002的方法檢測(cè)實(shí)施例1_3和對(duì)比例1中制備的防火鋼鐵材料的耐水性。(5)檢測(cè)防火鋼鐵材料的耐候性根據(jù)GB/T16422. 2的方法檢測(cè)實(shí)施例1_3和對(duì)比例1中制備的防火鋼鐵材料的耐候性。以上檢測(cè)的結(jié)果如下表1所示。表 權(quán)利要求
1.一種防火涂料組合物，其特征在于，該涂料組合物含有彩砂和粘結(jié)劑，所述彩砂和粘結(jié)劑各自獨(dú)立保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火涂料組合物，其中，相對(duì)于100重量份的彩砂，粘結(jié)劑的含量為40-400重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防火涂料組合物，其中，所述彩砂含有硅砂基材和包覆在硅砂基材表面的彩色樹脂層，所述彩色樹脂層由含有顏料劑和第一阻燃樹脂的彩色涂料固化形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防火涂料組合物，其中，相對(duì)于100重量份的硅砂基材，彩色樹脂層的含量為0. 5-3. 5重量份。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防火涂料組合物，其中，顏料劑和第一阻燃樹脂的重量比為 0. 05-0. 5:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防火涂料組合物，其中，所述第一阻燃樹脂選自聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、過氯乙烯樹脂、氯醋共聚樹脂和環(huán)氧樹脂中的一種或多種；所述顏料劑選自鈦白、氧化鋅、紅色氧化鐵、朱砂、群青、氧化鈷、鈦黃、鉻黃、炭黑和酞菁藍(lán)中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防火涂料組合物，其中，所述第一阻燃樹脂的重均分子量為 100-20000。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任意一項(xiàng)所述的防火涂料組合物，其中，所述彩砂的粒徑為 0. 05-0. 5mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火涂料組合物，其中，所述粘結(jié)劑含有第二阻燃樹脂和膨脹阻燃劑，相對(duì)于100重量份的所述粘結(jié)劑，所述第二阻燃樹脂的含量為60-99重量份，所述膨脹阻燃材料的含量為1-40重量份。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的防火涂料組合物，其中，所述第二阻燃樹脂選自聚酯樹脂、 聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、過氯乙烯樹脂、氯醋共聚樹脂和環(huán)氧樹脂中的一種或多種；所述膨脹阻燃劑選自聚磷酸銨、可膨脹石墨和氫氧化鋁中的一種或多種。
11.一種防火鋼鐵材料，其特征在于，該防火鋼鐵材料包括鋼鐵材料主體、涂覆于所述鋼鐵材料主體上的防火基層以及涂覆于所述防火基層上的防火表層；所述防火表層是將防火涂料組合物中的粘結(jié)劑固化形成的，所述防火涂料組合物為權(quán)利要求1-10中的任意一項(xiàng)所述防火涂料組合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的防火鋼鐵材料，其中，所述防火基層的厚度為l-8mm，所述防火表層的厚度為0. 1-lmm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種防火涂料組合物，該涂料組合物含有彩砂和粘結(jié)劑，所述彩砂和粘結(jié)劑各自獨(dú)立保存。本發(fā)明還提供了一種防火鋼鐵材料，該防火鋼鐵材料包括鋼鐵材料主體、涂覆于所述鋼鐵材料主體上的防火基層、以及涂覆于所述防火基層上的防火表層；所述防火表層是將防火涂料組合物中的粘結(jié)劑固化形成，所述防火涂料組合物為本發(fā)明提供的所述防火涂料組合物。根據(jù)本發(fā)明的所述防火鋼鐵材料的表面比較細(xì)膩，且具有較好的耐火性、耐水性和耐候性。
文檔編號(hào)C04B26/00GK102485684SQ201010577630
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者王歡, 秦升益, 賈屹海 申請(qǐng)人:北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)有限公司