專利名稱：一種水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防火涂料的制備方法，具體地說，是水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、韌性好、抗震性好等特點而被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。但是，鋼結(jié)構(gòu)的耐火性很差，普通建筑用鋼在540°C左右就會失去靜態(tài)平衡，而火場溫度通常都會在700°C以上，許多建筑物構(gòu)件在高溫下失去荷載能力導(dǎo)致建筑物坍塌，給人們生命財產(chǎn)造成巨大損失。對此，人們通常采用混凝土包覆、絕熱隔板包覆、礦物纖維與水泥混合后噴涂以及鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的噴涂對鋼結(jié)構(gòu)進行阻燃保護。其中，涂覆防火涂料具有操作簡單、方便，用量小，阻燃效果好且有優(yōu)異的裝飾效果等特點而被廣泛使用。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料按阻燃機理的不同，可分為非膨脹型和膨脹型防火涂料兩類；按使用的分散介質(zhì)的不同，可分為水性防火涂料和溶劑型防火涂料；按涂層厚度分，可分為厚型(7 45mm)、薄型(3 7mm)和超薄型(< 3mm)防火涂料。非膨脹型防火涂料是一種厚型涂料，它主要是由涂料組分中的無機隔熱填料自身的難燃性來起到隔熱阻燃的目的，但其用量大，而且自身的隔熱保護層較薄，在溫度很高的火場中耐火時間較短。膨脹型防火涂料受熱時能夠形成一層比自身涂料厚十幾甚至幾十倍的多孔蜂窩狀的炭質(zhì)泡沫層，其導(dǎo)熱系數(shù)小，難燃、難揮發(fā)，耐火時間長，受到廣泛應(yīng)用。隨著涂料工業(yè)向節(jié)能、經(jīng)濟、低污染、高性能化、專業(yè)化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料逐漸被水性涂料取代。因此，應(yīng)時代和市場的要求，水性超薄型防火涂料由此產(chǎn)生，并發(fā)展迅猛。水性鋼結(jié)構(gòu)膨脹型防火涂料一般由四種組分構(gòu)成①基料一高分子聚合乳液，如苯丙乳液，純丙乳液，硅丙乳液，醋叔乳液等。②阻燃助劑，一般包括a.酸催化劑。通常是一種無機酸或是在100-260°C之間能夠分解出酸類物質(zhì)的化合物，如聚磷酸銨、硼酸化合物。b.成炭劑，這類物質(zhì)含碳量較高，如季戊四醇(PER)、雙季戊四醇等。c.發(fā)泡劑，如三聚氰胺(MEL)或三聚氰胺的衍生物。③無機填料。④其他助劑，包括制備涂料常用的潤濕劑、分散劑、消泡劑、增塑劑、成膜助劑、增稠劑、偶聯(lián)劑、防腐劑等。在這些因素當中，除了阻燃助劑、無機填料等極大地影響涂料的防火性能外，乳液的選擇也對涂料的阻燃效果影響巨大，它除了起到粘結(jié)涂料的各個組分的作用，決定涂層的理化性能之外，還有可能參與到成炭反應(yīng)過程，對碳化層的多孔結(jié)構(gòu)及孔的數(shù)量、碳化層的致密性具有十分重要的影響?；先橐嚎梢允且环N或幾種乳液復(fù)配，均聚或共聚化合物，如專利CN101857760A使用的有機硅改性丙烯酸樹脂乳液，專利CN102002301A采用水性環(huán)氧乳液和自交聯(lián)硅丙乳液復(fù)配，專利CN1394923A以丙烯酸酯乳液和氯偏乳液作為成膜物質(zhì)，專利CN102115627A涉及的水性硅丙樹脂和羥基丙烯酸樹脂，專利CN200380107160、美國專利US7417091和US7105605采用具有牛頓流型丙烯酸聚合物和交聯(lián)型丙烯酸聚合物作為成膜聚合物，均制得了防火性能優(yōu)良的膨脹型水性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。但并不是所有的乳液都適用于膨脹型防火涂料，合適的熔融粘度是用作水性防火涂料成膜聚合物所必須具有的關(guān)鍵特性之一。
目前，對防火涂料用乳液的選擇重點一般都放在其元素組成(如是否含有一些阻燃元素P、N和鹵素等)、分子結(jié)構(gòu)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、是否交聯(lián)等方面，對乳液聚合物在不同燃燒溫度下的流變行為的研究很少。目前，大多數(shù)水性防火涂料在燃燒時形成的碳化層存在著發(fā)泡不均一、強度差、易脫落、與鋼鐵基材的附著力差等缺點，使得涂層的阻燃效果變差，從而影響了水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，優(yōu)化選擇可用于膨脹型防火涂料的聚合物乳液，添加耐火填料，提供一種耐火性能優(yōu)異的水性超薄鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，解決防火涂料在燃燒過程中膨脹效果差、碳化層與鋼材容易脫離、碳化層強度差等問題。所制備的涂膜物理及機械性能穩(wěn)定，耐火性能優(yōu)異，在涂層厚度為2. Omm時，耐火時間達到2. Oh以上。同時，本發(fā)明還提供該涂料的制備方法。
—種水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，按重量百分比計，原料配比如下聚合物乳液15-50% (優(yōu)選20-40%)
聚鱗酸鑛15-30%
季戊四晴5-15%
.........-:聚衹胺3-10% (優(yōu)選5-請％)
鈦H粉5-12%
+無機填料0-10% (優(yōu)選2-5%)
可膨脹性石墨 0-5%
增塑劑1-10% (優(yōu)選I-8%)
潤濕分散劑0.4-1.5% (優(yōu)選0.6-1.5%)
消泡劑0.2-0.5%
成膜助劑1-6%
水5-15 /0，上述原料總和為請0%。用于防火涂料的聚合物乳液的熔融溫度要與阻燃體系的分解溫度相匹配，恰當?shù)娜廴跍囟仍?50-250°c之間；熔融時的粘度要適中，如在IO-IOOPa. S之間，這樣涂層受熱時才能獲得發(fā)泡效果好、氣孔小而均勻、膨脹倍數(shù)高的碳化層。此外，乳液用量要適當，如其用量過大，則膨脹層與鋼材的附著力差，容易脫落；乳液用量過少，一方面影響涂料的粘度，另一方面，則會影響涂層在燃燒時發(fā)泡的均勻性。優(yōu)先選擇熔融溫度在180-230°C之間、熔融粘度在20-80Pa. s之間乳液。優(yōu)選地，所述的聚合物乳液為丙烯酸聚合物乳液、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種或兩種以上的復(fù)配。
聚磷酸銨(APP)分子式為(NH4)n+2Pn03，為無支鏈的鏈狀聚合物大分子，在防火涂料中被用作酸催化劑，主要作用是釋放難燃氣體及催化多元醇有機物成炭，其分解溫度一般在10(T260°C之間。市售的APP包括低聚合度水溶性和高聚合度難溶性APP，低聚合度的APP易溶于水，熱穩(wěn)定性較差，不適合作為水性防火涂料應(yīng)用于經(jīng)常裸露在外的鋼結(jié)構(gòu)材料上。高聚合物度的APP難溶于水且熱穩(wěn)定性好，從APP在水性防火涂料的耐水性及分散性角度看，APP的聚合度優(yōu)選在600-1000之間。APP的用量要與PER、MEL及乳液相匹配。季戊四醇是一類含碳量較高的物質(zhì)，通常支鏈上含有多個羥基，在防火涂料中被用作成炭劑。除了季戊四醇，還有雙季戊四醇和三季戊四醇可被用作成炭劑。單季戊四醇含羥基量大，炭化率高，要達到同樣的炭化效果其用量比雙季戊四醇及三季戊四醇要少。成炭劑的用量過大會使形成的碳化層致密性較好，成炭量較大，但膨脹高度會變??；用量過小則會影響最終碳化層的碳化量，容易使火焰燒透碳化層至基材，耐火時間變短。一般成炭劑含量低于APP含量。三聚氰胺是一類含胺類化學物質(zhì)，高溫下釋放難燃氣體NH3、CO2, H2O等，使熔融的涂層鼓起來形成膨脹層，常作為發(fā)泡劑被應(yīng)用在防火涂料中?！も伆追凼峭苛现谐Ｓ玫陌咨伭?，其主要成分是二氧化鈦，它在防火涂料中除了作為白色顏料起到遮蓋作用以外還參與到防火涂料的燃燒反應(yīng)中，二氧化鈦與APP反應(yīng)生成焦磷酸肽，這類物質(zhì)耐高溫，在火場后期溫度很高的情況下會起到支撐碳化層的作用；此夕卜，鈦氧化物具有催化效果，其能促進乳液聚合物、多元醇和阻燃發(fā)泡劑的結(jié)合，推動發(fā)泡層的形成并維持其高保形性。本發(fā)明優(yōu)選金紅石型二氧化鈦。本發(fā)明所述的無機填料優(yōu)選纖維填料、海泡石、水滑石中的一種或幾種。纖維填料是一種含氧化鋁高、含硅量低的無機填料，它的分解溫度達到700°C以上，纖維長度達到150 μ m,在高溫下仍然能夠保持其纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很大的長徑比，能夠解決水性涂料與底材附著力差的問題，而且能夠改變涂料的粘度，在低剪切力下粘度較大，在高剪切力下粘度就會減小，就能夠防止施工過程中出現(xiàn)的流掛現(xiàn)象，更易于儲存。另夕卜，它的加入能夠有效改善膨脹程度很大的碳化層而出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，其用量為0-5%。水滑石的化學結(jié)構(gòu)式為Μ(1_χ)2+Μχ3+(0Η)2 (An_)x/n · mH20，呈電中性，是一種陰離子型層狀化合物。水滑石在聚磷酸銨和季戊四醇發(fā)生酯化反應(yīng)的階段會吸收大量的熱并釋放出水和CO2，形成Al-Mg氧化物，這一過程會催化聚磷酸銨和季戊四醇的酯化反應(yīng)，使聚磷酸銨分解的磷酸更具活潑性，催化效果增強。在溫度升高時會進一步形成具有Al-Mg網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)化合物，增強碳化層結(jié)構(gòu)。同時，釋放的氣體能夠稀釋可燃氣體的濃度，達到阻燃的目的。其用量一般為0-6%。海泡石是一種具層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽黏土礦物，其標準晶體化學式為Mg8 (H2O)4 [Si6O16J2 (OH) 4·8Η20ο海泡石的熱穩(wěn)定性非常好，分解溫度能夠達到1500°C以上，而且其表面由一些針狀物覆蓋，能夠促進涂料的流平性，是一種有效的無機耐火填料。本發(fā)明選擇海泡石用量為0-8%。所述的潤濕分散劑包括潤濕劑和分散劑，本發(fā)明的潤濕劑是一種烷基醇銨鹽，它促進顏填料在液相基料溶液中的均勻分布，加速乳液對顏填料附聚體的潤濕分散助劑為帶顏料親和基團的高分子量嵌段共聚物溶液，它能夠增進顏料分散體的穩(wěn)定。潤濕分散劑有助于將顏填料分散均勻，并且達到一定的細度，其用量不宜過大，否則會因潤濕分散劑上的親水基團而導(dǎo)致涂膜的耐水性差，潤濕劑和分散劑的質(zhì)量比為1:1. 5 1:3。本發(fā)明所述增塑劑優(yōu)選氯化石蠟。氯化石蠟具有較高的含氯量，軟化溫度低，在高溫下可以分解釋放出氣體，這些氣體會捕捉空氣中促進燃燒進行的自由基。同時，它在膨脹型防火涂料中起到增塑、發(fā)泡的作用。所述消泡劑是一種礦物油機化合物，其作用在于抑制表面活性劑經(jīng)攪拌而產(chǎn)生氣泡和高速分散后的消泡作用，從而避免了涂膜成膜時出現(xiàn)的縮孔缺陷。所述消泡劑優(yōu)選有機硅消泡劑、礦物油消泡劑中的一種或兩種混合。所述成膜助劑能夠有效地改善涂料的成膜性能，降低成膜溫度，優(yōu)選2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-丙烯酸單甲酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一種或幾種混合?？膳蛎浶允且环N石墨插層化合物，在高溫下體積可膨脹數(shù)百倍，且其蠕蟲狀的膨脹產(chǎn)物具有很好的抗氧化性和耐高溫性。本發(fā)明優(yōu)選目數(shù)為80-100目的鱗片狀可膨 脹性石墨。上述防火涂料的制備方法，包括以下兩種采用高速分散法制備按照上述配方用量稱取聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、鈦白粉、無機填料、可膨脹性石墨，與水、潤濕分散劑、部分消泡劑及聚合物乳液混合，在高速分散機分散15-20min，再將增塑劑、成膜助劑、剩余的消泡劑加入上述混合液中攪拌，即得防火涂料。或者采用研磨分散法制備按照上述配方用量稱取聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、鈦白粉、無機填料混合，配以潤濕分散劑、消泡劑和水在研磨機研磨30-60min，制備得到出漿料；將聚合物乳液、增塑齊U、消泡劑、成膜助劑添加入上述漿料中，混合均勻后即得防火涂料。采用高速分散法制備時，優(yōu)選的步驟為將潤濕分散劑、部分消泡劑在水中混合后先分散15_20min，再加入聚合物乳液混合均勻，再加入聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、鈦白粉、無機填料、可膨脹性石墨，然后在高速分散機上以2000-2500r/min的速度分散15-20min，最后加入增塑劑、剩余的消泡劑、成膜助劑攪拌均勻，即得防火涂料。本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，乳液在熔融時的表觀粘度直接影響碳化層的發(fā)泡數(shù)量及孔眼大小熔融時的粘度過小，導(dǎo)致發(fā)泡劑生成的大量氣體從聚合物黏液表面逸出，形成的泡孔大且少，發(fā)泡不均勻，膨脹效果差，會形成孔隙通道，使得熱量容易沿著通道傳到基材表面，導(dǎo)致隔熱效果差；若乳液在熔融時的表觀粘度過高，則發(fā)泡劑分解的氣體難以將軟化的涂層吹起，難以形成致密的膨脹層，隔熱效果不理想。本發(fā)明的基本原理膨脹型防火涂料遇火時基料樹脂熔融軟化，發(fā)泡劑分解釋放NH3, CO2等難燃氣體，將熔融且具有一定粘度的基料樹脂吹起，形成多孔的膨脹層。與此同時，酸催化劑分解的強酸(如磷酸、硼酸、硫酸等)將含有多個羥基的成炭劑炭化，由此便形成了一層厚厚的多孔難燃的碳化層，保護基材不被燃燒。防火涂料阻燃效果的好壞取決于形成的碳化層結(jié)構(gòu)，而碳化層結(jié)構(gòu)、膨脹隔熱效果取決于基料聚合物結(jié)構(gòu)和組成、阻燃體系的組成、阻燃體系各組分的配比、及阻燃體系和基料聚合物的匹配。當成膜聚合物在熔融溫度下具有以粘性流動為主的流變特性及適宜的粘度時(如20-80Pa · s)，這不僅有利于防火涂料在燃燒過程中的膨脹，使膨脹層的高度增加，熱量傳遞距離增大，防火性能增強，還有利于涂料組分間在分子水平上的均勻混合和充分反應(yīng)(尤其是成膜物質(zhì)與APP，APP與PER之間的脫水炭化反應(yīng))，使得生成的氣孔多而細小、膨脹層更均勻致密，熱量的滲透性能降低，防火性能增強，也有利于膨脹層中的無機顏料如TiO2及其阻燃反應(yīng)產(chǎn)物Ti2P2O7向膨脹層表面遷移，形成無機防火表層，其能更好的阻隔熱量向內(nèi)層的滲透和傳遞，使得防火性能增強。
本發(fā)明涉及到的水性超薄型防火涂料的施工方法包括(I)涂料制備。(2)取規(guī)格為80mmX40mmXlmm的Q235鋼板,用砂紙將鋼板表面打磨干凈,用乙醇或丙酮等有機溶劑將鋼板表面的雜質(zhì)拭去。(3)在打磨好的鋼板上涂一層防腐底漆，干燥2天至涂層實干。(4)在涂有底漆的鋼板上涂刷防火涂料，每次涂刷厚度為O. 2-0. 3mm,每隔24小時涂一次，涂刷8-9道至干膜厚度約為為2mm。在溫度為30°C、相對濕度為50%的條件下養(yǎng)護14天以上。(5)采用國家標準《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》(GB 14907-2002)規(guī)定的各種方法，對所制得樣板的干燥時間、初期抗開裂性、耐水性、粘結(jié)性能、耐冷熱循環(huán)性能進行分析和檢測。本發(fā)明采用燃燒測試電爐裝置來檢測膨脹型防火涂料的阻燃性能。該試驗裝置模擬標準鋼梁在標準大爐內(nèi)的受熱過程，熱源通過電爐絲或矽碳棒來實現(xiàn)。爐膛溫度按照纖維素火災(zāi)火場或烴類火災(zāi)火場升溫曲線升溫。該技術(shù)測試試樣和火場盡量模擬大型工字梁在標準大爐內(nèi)的受火狀態(tài)，以試樣背溫達到580°C作為涂層防火極限的終點來判斷。使用該裝置及測試方法所獲得的耐火時間與按照國家標準《建筑構(gòu)建耐火試驗方法》(GB/T9978-1999)測定的結(jié)果是一致的。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(I)本發(fā)明采用的水性成膜聚合物的熔融溫度不僅與阻燃體系的分解溫度相匹配，在180-230°C之間，而且其熔融時的粘度適中，在20-80Pa. s之間，這使得防火涂料的涂層在受熱時能夠形成發(fā)泡效果好、氣孔小而均勻、膨脹倍數(shù)高的碳化層。(2)本發(fā)明產(chǎn)品添加了能夠在高溫時與阻燃組分起到協(xié)同阻燃效應(yīng)的無機材料，這不僅提高了涂料的防火性能，而且還增強了燃燒時碳化層的強度，提高了碳化層與基材的附著力。(3)本發(fā)明所形成的產(chǎn)品的性能不僅完全滿足國家標準《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》(GB14907-2002)技術(shù)指標的要求(如表I所示)，且最終的耐火性能遠遠高于國家標準的技術(shù)要求，即對于本發(fā)明，當涂層厚度為2_時，耐火極限高于2. Oh。(4)本發(fā)明產(chǎn)品施工方便，可用刷涂、噴涂或輥涂方式進行施工。(5)本發(fā)明產(chǎn)品是一種以水性涂料產(chǎn)品，無毒無氣味，對環(huán)境友好。
具體實施例方式實施例I丙烯酸聚合物乳液250g，聚磷酸銨(聚合度600) 250g，季戊四醇100g，三聚氰胺50g，鈦白粉(金紅石型二氧化鈦)120g，海泡石20g，增塑劑(氯化石蠟)60g，潤濕分散劑12g(其中潤濕劑與分散劑的質(zhì)量比為1:2)，成膜助劑(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-丙烯酸單甲酯)10g，有機硅消泡劑2g，水126g。
具體的制備方法將潤濕分散劑、Ig消泡劑在水中以1000r/min的轉(zhuǎn)速分散20min，加入丙烯酸聚合物乳液混合均勻，然后把聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺以及二氧化鈦和海泡石加入到上述液中在高速分散機上以2000r/rin的速度分散15min，最后加入增塑劑、成膜助劑、Ig消泡劑，攪拌均勻，即得產(chǎn)品。耐火性能測試結(jié)果干膜厚度為2. Omm時,耐火時間為120min,碳化層與鋼板的附著力較好，強度高，膨脹倍率28倍。實施例2醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液400g，聚磷酸銨(聚合度1000)200g，季戊四醇50g，三聚氰胺100g，二氧化鈦50g，海泡石20g，鱗片狀可膨脹性石墨(80目)50g，增塑劑(氯化石蠟)10g，潤濕分散劑12g (其中潤濕劑與分散劑的質(zhì)量比為1:3)，成膜助劑(二丙二醇甲醚)20g，礦物油消泡劑3g，水85g。
制備方法將潤濕劑、分散劑、I. 5g消泡劑在水中以1000r/min的轉(zhuǎn)速分散20min，加入醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液混合均勻，然后把聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺以及二氧化鈦及海泡石、可膨脹性石墨加入到上述溶液中在高速分散機上以2000r/min的速度分散20min，最后加入增塑劑、成膜助劑、I. 5g消泡劑攪拌均勻即得防火涂料。測試結(jié)果當樣品涂膜厚度為2. Omm時，耐火時間達到126min，碳化層與鋼板的附著力很好，強度很好，碳化量高，膨脹倍率32倍。實施例3醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液200g，聚磷酸銨(聚合度1000)200g，季戊四醇150g，三聚氰胺50g，二氧化鈦50g，水滑石60g，纖維填料50g，增塑劑(氯化石蠟)80g，潤濕分散劑12g (其中潤濕劑與分散劑的質(zhì)量比為1:2)成膜助劑40g (其中2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-丙烯酸單甲酯與二丙二醇甲醚質(zhì)量比為2:1)，有機硅消泡劑2g，水106g。制備方法將潤濕劑、分散劑、Ig消泡劑在水中分散20min，再加入醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液混合均勻，然后把聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺以及二氧化鈦及水滑石加入到上述溶液中在高速分散機上以2000r/min的速度分散20min，最后加入增塑劑、Ig消泡劑、成膜助劑攪拌均勻即得防火涂料。耐火性能測試結(jié)果干膜厚度為2. Omm,耐火時間為121min,碳化層與鋼板附著力很好，強度也很好，碳化量高，膨脹倍率32倍。實施例4丙烯酸聚合物乳液250g，聚磷酸銨300g，季戊四醇100g，三聚氰胺80g，二氧化鈦50g，纖維填料50g，增塑劑(氯化石蠟)30g，潤濕分散劑15g (其中潤濕劑與分散劑的質(zhì)量比為2:3)，成膜助劑30g (二丙二醇丁醚)，礦物油消泡劑5g，水90g。制備方法將潤濕劑、分散劑、2g消泡劑在水中分散20min，再加入丙烯酸乳液混合均勻，然后把聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺以及二氧化鈦及纖維填料加入到上述溶液中在高速分散機上以2000r/min的速度分散20min，最后加入增塑劑、3g消泡劑、成膜助劑攪拌均勻即得防火涂料。耐火性能測試結(jié)果干膜厚度為2. Omm,耐火時間為121min,碳化層與鋼板附著力很好，強度一般，碳化量較少，膨脹倍率27倍。實施例5
醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液250g,聚磷酸銨150g,季戍四醇60g,三聚氰胺80g,二氧化鈦80g，海泡石80g，纖維填料50g，增塑劑(氯化石蠟)50g,潤濕分散劑12g (其中潤濕劑與分散劑的質(zhì)量比為1:2)，成膜助劑40g (其中2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-丙烯酸單甲酯與二丙二醇丁醚質(zhì)量比為3:1)，有機硅消泡劑48，水144g。制備方法將聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、二氧化鈦、海泡石混合，加水和潤濕齊U、分散劑、消泡劑在球磨機先以1000r/min混合均勻，再以2500r/min高速分散30min，得出漿料。向上述漿料中加入醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯及增塑劑、消泡劑、成膜助劑，低速攪拌30min即得防火涂料。耐火測試結(jié)果樣品涂膜厚度為2. Omm時,耐火時間達到130min,碳化層與鋼板的附著力很好，強度大，碳化量高，膨脹倍率36倍。實施例6丙烯酸聚合物乳液350g，聚磷酸銨150g，季戊四醇60g，三聚氰胺50g，二氧化鈦 60g,海泡石30g,鱗片狀可膨脹性石墨(100目)30g,纖維填料40g,潤濕分散劑15g (其中潤濕劑與分散劑的質(zhì)量比為1:3)，增塑劑(氯化石蠟)5(^，成膜助劑60g (其中2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-丙烯酸單甲酯與二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚質(zhì)量比為2:1:1)，礦物油消泡劑3g，其余部分為水102g。制備方法將潤濕劑、分散劑、Ig消泡劑在水中分散20min，再加入丙烯酸聚合物乳液混合均勻，然后把聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺以及二氧化鈦、海泡石、纖維填料和可膨脹性石墨加入到上述溶液中在高速分散機上以2000r/min的速度分散20min，最后加入增塑劑、2g消泡劑、成膜助劑攪拌均勻即得防火涂料。耐火測試結(jié)果樣品涂膜厚度為2. Omm時,耐火時間達到135min,碳化層與鋼板的附著力很好，強度大，碳化量高，膨脹倍率33倍。表I實施例f 6所得的防火涂料性能指標
權(quán)利要求
1.一種水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于，按重量百分比計，原料配比如下 聚合物乳液15-50% 聚磷酸鑄15-30% 季戊_醇5-15% ......::聚氰胺3-10% 欽廣1粉5-12% 無機填料2-13% 可膨脹性石眾0-5%增塑劑140% 潤濕分散劑0.4-1.5% 消泡劑0.2-0.5%成膜助劑1-6%水545% J述原料總靡為100 /^
2.根據(jù)權(quán)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%無機填料2-5% 增剛劑1-8%潤浞分 玫劑0.6-1.5%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述聚合物乳液選擇熔融溫度在150-250°C之間、熔融粘度在IO-IOOPa. s之間的聚合物乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述的聚合物乳液為丙烯酸聚合物乳液、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種或兩種以上的復(fù)配。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述聚磷酸銨的聚合度在600-1000之間；所述的無機填料是纖維填料、海泡石、水滑石中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述的潤濕分散劑包括潤濕劑和分散劑，潤濕劑是一種多官能聚合物烷基醇銨鹽溶液，分散助劑為高分子量嵌段共聚物溶液；潤濕劑和分散劑的質(zhì)量比為1:1. 5 1:3。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述增塑劑為氯化石蠟；所述消泡劑為有機硅消泡劑、礦物油消泡劑中的一種或兩種混合；所述成膜助劑為2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-丙烯酸單甲酯、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一種或幾種混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述防火涂料，其特征在于，所述鈦白粉采用金紅石型二氧化鈦；所述可膨脹性石墨采用目數(shù)為80-100目的鱗片狀可膨脹性石墨。
9.權(quán)利要求Γ8任意一項防火涂料的制備方法，其特征在于， 采用高速分散法制備 按照配方用量稱取聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、鈦白粉、無機填料、可膨脹性石墨，與水、潤濕分散劑、部分消泡劑及聚合物乳液混合，在高速分散機分散15-20min，再將增塑齊U、成膜助劑、剩余的消泡劑加入上述混合液中攪拌，即得防火涂料； 或者采用研磨分散法制備 按照配方用量稱取聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、鈦白粉、無機填料混合，配以潤濕分散劑、消泡劑和水在研磨機研磨30-60min，制備得到出漿料；將聚合物乳液、增塑劑、消泡劑、成膜助劑添加入上述漿料中，混合均勻后即得防火涂料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的制備方法，其特征在于，將潤濕分散劑、部分消泡劑在水中混合后先分散15_20min，再加入聚合物乳液混合均勻，再加入聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、鈦白粉、無機填料、可膨脹性石墨，然后在高速分散機上以2000-2500r/min的速度分散15-20min，最后加入增塑劑、剩余的消泡劑、成膜助劑攪拌均勻，即得防火涂料。
全文摘要
一種水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法，該涂料的原料配比為聚合物乳液15-50%，聚磷酸銨15-30%，季戊四醇5-15%，三聚氰胺3-10%，鈦白粉5-12%，無機填料2-13%，可膨脹性石墨0-5%，增塑劑1-10%，潤濕分散劑0.4-1.5%，消泡劑0.2-0.5%，成膜助劑1-6%，水5-15%，上述原料總和為100%。上述涂料采用高速分散法或研磨分散法制備，防火涂料的涂層在受熱時能夠形成發(fā)泡效果好、氣孔小而均勻、膨脹倍數(shù)高的碳化層。該涂料最終的耐火性能遠遠高于國家標準的技術(shù)要求，是一種以水性涂料產(chǎn)品，無毒無氣味，對環(huán)境友好，可用刷涂、噴涂或輥涂方式進行施工。
文檔編號C09D133/00GK102838907SQ20121030668
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者夏正斌, 李清英, 范方強 申請人:華南理工大學