一種納米中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料的制備方法與流程

文檔序號：12106641閱讀：406來源：國知局

本發(fā)明屬于特種涂料制備技術領域，特別涉及一種納米中空硅酸鈣填充膨脹性防火涂料及其制造方法。

背景技術：

鋼結(jié)構(gòu)由于其具有機械強度高、負載能力強、質(zhì)量輕、占空間體積小及安裝方便等優(yōu)點，在當今社會建筑中的比例不斷提高成為現(xiàn)代建筑工程領域中最為創(chuàng)新的建筑材料。但鋼材的耐火耐熱性能較差，其力學性能會隨著溫度的升高而顯著降低，當溫度達到臨界點時，鋼構(gòu)會迅速扭曲變形，失去承載力，從而導致鋼結(jié)構(gòu)建筑的坍陷破壞。采用鋼結(jié)構(gòu)上直接涂刷防火涂料是克服鋼結(jié)構(gòu)建筑重大火災安全隱患的最理想也是最經(jīng)濟實用的方法。傳統(tǒng)的防火涂料一般為溶劑型，在生產(chǎn)施工時污染環(huán)境、有害于人體健康，同時火災發(fā)生時會釋放有毒氣體危害人們的生命財產(chǎn)安全。而水性環(huán)保防火涂料的生產(chǎn)技術較高，被國外公司壟斷，較高的價格限制了其在國內(nèi)的應用。而國內(nèi)的水性防火涂料產(chǎn)品的性能良莠不齊?？梢?，環(huán)境友好的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研究和應用具有重大的現(xiàn)實意義。目前在實際應用中，非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料粘結(jié)強度差，涂層粗糙。而膨脹型防火涂料由于涂層美觀，性能優(yōu)異等優(yōu)點受到了越來越多的關注和研究。然而，水性非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐水性及耐火極限存在著一定的缺陷。比如水性防火涂料吸水后起泡，受火膨脹后碳層強度較低等。為此，相關的行業(yè)開始探索制備耐水性能更好、耐火極限時間更高的水性環(huán)保防火涂料，如發(fā)明專利CN104449106A公開了一種納米膨脹型防火涂料，具有高耐水、高耐火極限等特點，適用于涂刷高耐火等級要求的鋼結(jié)構(gòu)；然而，使用該涂料的加工繁瑣，納米填料成本較高，須要較多的工藝才能滿足該防火涂料的生產(chǎn)要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種環(huán)保水性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供由上述制備方法得到的環(huán)保水性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種環(huán)保水性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料制備方法，包括如下步驟：

(1)涂料第一階段的制備：將水、聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、殺菌劑、表面活性劑、Ph調(diào)節(jié)劑和氫氧化鎂按質(zhì)量比為15～25∶20～30∶15～25∶15～25∶0.1～0.3∶1～5∶0.05～0.1∶1～3投入到研磨機中，在100～150r/min的轉(zhuǎn)速下于30～45℃研磨12小時，得到充分分散的第一階段防火涂料中間產(chǎn)物；

(2)涂料第二階段的制備：將第一階段制備的中間產(chǎn)物、水性乳液、增稠劑、丙二醇、殺菌劑、消泡劑和成膜助劑按質(zhì)量比74～79∶15～25∶4∶0.5∶2～5∶0.5∶2～4投入到研磨機中，接著將羥乙基纖維素醚均勻地加入到上述共混物中，在50～100r/min轉(zhuǎn)速下于30～45℃研磨1～2小時，得到第二階段防火涂料中間產(chǎn)物；

(3)中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料的制備：將步驟(2)制得的中間產(chǎn)物與中空硅酸鈣按照100∶0.5～5的比例在高速分散劑中以1600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1小時，即得到最終產(chǎn)物-中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料；

步驟(1)中：

所述的聚磷酸銨優(yōu)選采用等離子表面處理儀進行輻照活化預處理后包裹三聚氰胺；

所述的三聚氰胺優(yōu)選采用硅烷偶聯(lián)劑干處理3小時以上；

所述的季戊四醇優(yōu)選采用雙官能團的季戊四醇；

所述的殺菌劑優(yōu)選卡松，表面活性劑優(yōu)選科萊恩的triton，Ph調(diào)節(jié)劑優(yōu)選陶氏AMP-95，氫氧化鎂為耐火級別；

步驟(2)中：

所述的水性乳液可以為水性丙烯酸乳液也可以選用科萊恩DM230乳液、瓦克661、瓦克3066乳液中的一種或者幾種共混；

所述的增稠劑優(yōu)選羅門哈斯tt-935，也可選用其他同種類型的涂料增稠劑；

所述的丙二醇優(yōu)選陶氏工業(yè)級，殺菌劑優(yōu)選卡松，消泡劑優(yōu)型號為SP-817，成膜助劑優(yōu)選潤宏PPH，羥乙基纖維素醚優(yōu)選陶氏QP4400；

步驟(3)中：

所述的中空硅酸鈣優(yōu)選廣州億峰納米硅酸鈣，目數(shù)為800目；

上述步驟中使用到到的研磨機及高速分散劑均為定制設備；

一種納米中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料，由上述制備方法得到；

本發(fā)明的發(fā)明機理：本發(fā)明采用研磨的工藝手段將聚磷酸銨、季戊四醇和三聚氰胺以及其他無機物與助劑經(jīng)研磨機充分研磨分散制備得到防火涂料的核心可膨脹組分中間體，再加入水性乳液及其他的有機助劑成分經(jīng)研磨機中低速研磨分散得到第二階段亞穩(wěn)定狀態(tài)的中間體，最后加入特殊填料-納米中空硅酸鈣經(jīng)高速分散機攪拌足夠長時間得到納米中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料。本發(fā)明以聚磷酸銨、季戊四醇和三聚氰胺為可膨脹體系成分，保證了防火涂料的膨脹隔熱性能；阻燃氫氧化鎂的加入可與聚磷酸銨、季戊四醇和三聚氰胺三者受熱產(chǎn)生的膨脹炭質(zhì)泡沫層形成特殊的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，拓寬炭質(zhì)泡沫層的耐火極限，組織火災產(chǎn)生的熱量傳遞給鋼結(jié)構(gòu)部件，提高鋼構(gòu)件的耐熱性和工作溫度。本發(fā)明的納米中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料在第三階段中獨特地采用了納米型的中空硅酸鈣作為填料，一方面使得防火涂料受熱形成的炭質(zhì)泡沫層強度得到提高，大大地延長了防火涂料的耐火極限時間；另一方面也使得材料的粘結(jié)強度有所提高，提高了防火涂料的施工性能，間接地提高了材料的防火性能；最后共混乳液的使用配合無機物有效地改善了傳統(tǒng)水性防火涂料耐水性能較差的缺點。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果：

本發(fā)明對傳統(tǒng)水性膨脹性防火涂料改性后涂敷在鋼結(jié)構(gòu)表面，涂料在發(fā)生火災時受熱膨脹，產(chǎn)生炭質(zhì)泡沫層，阻隔熱量傳遞給鋼結(jié)構(gòu)，避免了鋼結(jié)構(gòu)由于溫度和載荷的原因?qū)е驴逅Ｆ渲?，共混乳液的采用使水性防火涂料的耐水性能得到了提高；無機填料納米硅酸鈣的加入使得傳統(tǒng)膨脹性防火涂料的炭質(zhì)泡沫層形成強度更大的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，極大地延長了防火涂料的耐火極限時間。制備得到的納米中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料具有輕質(zhì)、耐水性好、耐腐蝕、無污染、成本低、耐火極限時間長、壽命長等優(yōu)點，可用于在鋼結(jié)構(gòu)、混凝土、功能塑料、木質(zhì)材料等需要做防火措施的材料表面，起到保護人民財產(chǎn)安全和降低損失的作用。

附圖說明

圖1是實施例1的納米中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料。

圖2是納米硅酸鈣的電鏡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

(1)涂料第一階段的制備：將水、聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、殺菌劑、表面活性劑、Ph調(diào)節(jié)劑和氫氧化鎂按質(zhì)量比為20∶39∶17∶17∶0.5∶3∶0.5∶3投入到研磨機中，在100r/min的轉(zhuǎn)速下于30℃研磨12小時，得到充分分散的第一階段防火涂料中間產(chǎn)物；

(2)涂料第二階段的制備：將第一階段制備的中間產(chǎn)物、水性乳液、增稠劑、丙二醇、殺菌劑、消泡劑和成膜助劑按質(zhì)量比60∶19∶2∶7∶1∶1∶10投入到研磨機中，接著將羥乙基纖維素醚均勻地加入到上述共混物中，在50r/min轉(zhuǎn)速下于30℃研磨1小時，得到第二階段防火涂料中間產(chǎn)物；

(3)中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料的制備：將步驟(2)制得的中間產(chǎn)物與中空硅酸鈣按照100∶1的比例在高速分散劑中以1600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1小時，即得到最終產(chǎn)物-中空硅酸鈣填充膨脹型防火涂料；