專利名稱：一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水性防火涂料，尤其是涉及一種基于可膨脹石墨和晶須協(xié)效作用的適合于多雨潮濕環(huán)境的水性超薄膨脹型鋼結構建筑的防火涂料及其制備方法。
背景技術：
經(jīng)濟和社會的迅速發(fā)展推動了建筑用材的不斷升級和換代，鋼結構具有施工快、節(jié)能環(huán)保、較高抗震等級等優(yōu)點，這些獨特的優(yōu)越性使得鋼結構廣泛應用在建筑工程領域，特別是高層、輕型鋼結構、大跨度空間結構等，在國際及我國城市化進程中已逐步替代傳統(tǒng)的鋼筋混凝土，成為主要的建筑形式。根據(jù)我國建筑設計防火規(guī)范(GB50016-2006)要求，必須對建筑的鋼構件表面進行防火保護。近年來，國內(nèi)外關于超薄膨脹型鋼結構防火涂料的報道很多，也有不少學者對石墨作為助發(fā)泡劑的應用也有研究。王國建，許乾慰等中國專利，CN1394923，水性薄型膨脹型鋼結構防火涂料及其制備方法采用丙烯酸乳液為主要成膜物質，加入可膨脹石墨作為助發(fā)泡劑來提高防火性能，可膨脹石墨提高了涂層的發(fā)泡率，發(fā)泡層可達原涂層的30 50倍，涂層厚度為3_時，耐火極限為75min?？膳蛎浭梢蕴岣咄苛系姆阑鹦阅芎湍秃蛐阅埽c阻燃劑協(xié)同效果良好，且具有發(fā)煙少的優(yōu)點。張愛黎等張愛黎等，超薄鋼結構水性防火涂料的研制及耐火性能[J]，材料保護，2010，43 (10)利用環(huán)氧改性丙烯酸乳液和苯丙乳液為成膜物質，環(huán)氧提高涂膜的粘結能力，以鈦白粉和可膨脹石墨為無機阻燃劑，涂層厚度為2. 2mm時，耐火極限為90min。何曉明等中國專利，CN101851457A，一種水性無鹵無苯鋼結構超薄膨脹型防火涂料及其制備方法以環(huán)氧乳液為成膜物質，高聚合度聚磷酸銨、雙季戊四醇和三聚氰胺為復合防火助劑，可膨脹石墨為輔助膨脹劑，膨脹倍率可達到20倍，涂層厚度為2mm時，耐火極限為90min。趙乘壽、張思清等中國專利，CN101984007A，一種室溫固化膨脹型防火涂料及其 制備方法以環(huán)氧樹脂為成膜物質，石墨和珍珠巖為阻燃劑，得到的防火涂料與基材粘結性能好，產(chǎn)煙少。袁雪祥中國專利，CN101955710A，水性納米超薄型鋼結構防火涂料及制備方法研制的以丙烯酸酯乳液為成膜物質，添加納米阻燃劑材料，當涂層厚度為2mm,耐火極限達120min。現(xiàn)有專利、文獻報道的水性鋼結構防火涂料普遍存在以下問題I)加入可膨脹石墨作為發(fā)泡增強劑，其負面效果就是炭層強度下降，容易剝落，石墨的鱗片會有所掉落，這使得防火性能有所下降。2)很少文獻提到對其進行改性，存在問題是未表面修飾的可膨脹石墨由于范德華力的作用而聚集成團，不均勻的分散，在水中容易發(fā)生沉降，限制了其防火的應用。3)同時，很少涉及鋼結構的防腐問題，比如南方天氣潮濕，雨水多，使得鋼鐵結構腐蝕加快，這使得防火涂料必須得有一定的防腐功能。防火涂料檢測報告所給出的耐火極限是涂料涂裝I 2個月后的檢驗結果，而火災發(fā)生可能是在防火涂料涂覆后的若干年。如果發(fā)生火災時，防火涂料不具備防腐功能使得鋼結構已因腐蝕老化或其它原因而使其失去應有的防火性能，那后果將不堪設想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述提出的問題和不足進行改進，提出一種防火性能更優(yōu)并具備防腐功能的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料。本發(fā)明以水性環(huán)氧乳液、硅丙、丙烯酸酯復配乳液為主要成膜物質，加入高聚合度聚磷酸銨、三聚氰胺和季戊四醇組成的防火助劑體系，通過添加可膨脹石墨和晶須體系，提高炭層強度，改善石墨鱗片脫落。通過對可膨脹石墨進行親水改性，提高其在乳液中的分散性及其與基料的結合力。通過添加防銹顏填料復合磷酸鋅賦予涂層良好的防腐蝕性能。改性可膨脹石墨和晶須體系在涂層中的協(xié)效作用，使涂層具有更好的防火和防腐性能。本發(fā)明所述的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料的具體配方設計如表1:表I水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料的組份與質量份數(shù)
權利要求
1.一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述的涂料包括與配比為(相對質量份數(shù)):成膜物質26 32，脫水成炭催化劑15 23，成炭劑8 15，發(fā)泡劑6 12，顏填料2 5，復合磷酸鋅2 5，改性可膨脹石墨1. 5 5. 5，晶須L 6 5. 5，成膜助劑O. 9 L 2，，固化劑4. 2 9. 1，溶劑水18 22。
2.如權利要求1所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述成膜物質為水性環(huán)氧乳液、硅丙乳液和丙烯酸酯乳液，水性環(huán)氧乳液、硅丙乳液和丙烯酸酯乳液(質量份數(shù))為2 2.5 1.5 2 O. 5 I。
3.如權利要求2所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述環(huán)氧乳液為雙酚A型環(huán)氧乳液或雙酚F型環(huán)氧乳液，環(huán)氧值為O.1 O. 51之間。
4.如權利要求1或2所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述水性固化劑為聚醚二胺、二胺甲基環(huán)己烷、己二胺或二氨甲基環(huán)己基甲烷中的任意一種。
5.如權利要求1或2所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述脫水成炭催化劑為高聚合度聚磷酸銨(η > 800)磷酸三聚氰胺(質量份數(shù))為2 I 3 I。
6.如權利要求1或2所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述成炭劑為雙季戊四醇季戊四醇(質量份數(shù))為1: 3 1: 4。
7.如權利要求1或2所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述的發(fā)泡劑為三聚氰胺氰尿酸三聚氰胺(質量份數(shù))為1: 2 I 3。
8.如權利要求1或2所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述的顏填料為欽白粉(金紅石型)和聞嶺土，欽白粉聞嶺土 (質量份數(shù))為=1 :1。
9.如權利要求1或2所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述改性可膨脹石墨為聚乙二醇單甲醚改性的可膨脹石墨。
10.如權利要求1或2所述的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于所述晶須為水合堿式硫酸鎂晶須硼酸鎂晶須(質量份數(shù))為=3 I 4 I。
11.如權利要求1至10之一的一種基于可膨脹石墨和晶須體系的水性超薄膨脹型鋼結構防火涂料，其特征在于還包括消泡劑為O 1. O ;分散劑為O 1. O ;增稠劑為O 1. O ;多功能助劑為O O. 5。
12.—種水性超薄膨脹型鋼結構建筑用涂料的制備方法，其特征在于具體步驟如下 1)按組分如權利要求1所述配比將防火助劑(脫水成炭催化劑、成炭劑和發(fā)泡劑)、顏填料、水合堿式硫酸鎂晶須、硼酸鎂晶須和改性可膨脹石墨分散到適量水中，用高速分散機分散30min ;然后進行研磨,使均勻分散； 2)將助劑加入適量水中攪拌，待充分溶解后加入到步驟I)得到的混合液中，繼續(xù)攪拌15 30min,即得衆(zhòng)料； 3)配制環(huán)氧乳液與胺固化劑的混合乳液，環(huán)氧乳液胺固化劑(質量份數(shù))為`I O. 3 O. 65。4)按組分配比將硅丙乳液、丙烯酸酯乳液和步驟3)得到的環(huán)氧混合乳液添加到步驟2)得到的漿料中，慢速攪拌，緩慢滴加成膜助劑，待充分溶解、混合均勻，加入增稠劑，攪拌調節(jié)粘度為95 105KU，即得涂料成品。
全文摘要
一種鋼結構建筑用涂料及其制備方法，所述的涂料的組成與配比為(相對質量分數(shù))成膜物質26～32，脫水成炭催化劑15～23，成炭劑8～15，發(fā)泡劑6～12，顏填料2～5，復合磷酸鋅2～5，改性可膨脹石墨1.5～5.5，晶須1.6～5.5，成膜助劑0.9～1.2，水性固化劑4.2～9.1，本發(fā)明利用可膨脹石墨和晶須體系，可膨脹石墨可大大提高水性防火涂料的膨脹倍率、晶須加強炭層的強度，減少石墨鱗片脫落，協(xié)效提高防火性能。
文檔編號C09D163/02GK103045047SQ201210563908
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者戴李宗, 吳錦添, 羅偉昂, 潘尹銀, 邱武輝, 高輝, 黃曉平 申請人:廈門大學, 廈門市大平工貿(mào)有限公司