本發(fā)明涉及一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法，屬于防火涂料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
相對(duì)于混凝土，鋼結(jié)構(gòu)在材料性能、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)、超高層建筑、普通住宅及辦公樓等，正逐步成為建筑的主流材料。然而，鋼結(jié)構(gòu)的防火性能差，在很大程度上制約了其發(fā)展。理論上，鋼結(jié)構(gòu)在全負(fù)荷下無(wú)法保持靜態(tài)平衡的臨界溫度是528℃。建筑物一旦發(fā)生火災(zāi)，10分鐘內(nèi)火場(chǎng)溫度就可達(dá)到700℃以上，裸露的鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生的10分鐘內(nèi)即達(dá)到臨界溫度，便會(huì)產(chǎn)生塑性形變而失去承重能力，進(jìn)而引起鋼結(jié)構(gòu)建筑的迅速坍塌。防火涂料可對(duì)鋼結(jié)構(gòu)起到有效的防火保護(hù)作用，可延緩鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的升溫，延長(zhǎng)其到達(dá)臨界溫度的時(shí)間，可以為消防人員滅火和人們逃生爭(zhēng)取時(shí)間，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
目前，市場(chǎng)上大力推廣的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料產(chǎn)品多為溶劑型，水性防火涂料產(chǎn)品少且價(jià)格昂貴。溶劑型防火涂料含有大量的有機(jī)揮發(fā)物，不僅污染環(huán)境、浪費(fèi)能源、嚴(yán)重危害施工人員的身體健康，而且涂料成膜后殘存的有機(jī)溶劑可能會(huì)降低防火效果?，F(xiàn)有防火涂料產(chǎn)品所選用的原料，如經(jīng)典的聚磷酸銨/季戊四醇/三聚氰胺膨脹阻燃體系，具有很大的水溶性，容易從涂層中析出，造成防火性能顯著下降，僅適用于短期防火隔熱。
本發(fā)明公開了一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，具有膨脹迅速、炭層強(qiáng)度高、中長(zhǎng)期防火隔熱效果好、耐水性能強(qiáng)、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，由以下質(zhì)量份的原料組成：
水性硅丙乳液：30～40份；
密胺包覆聚磷酸銨：20～30份；
雙季戊四醇：5～10份；
三聚氰胺：10～20份；
膨脹珍珠巖：2～5份；
成膜助劑：1～5份；
潤(rùn)濕分散劑：0.5～1份；
防霉劑：0.1～0.5份；
消泡劑：0.1～0.5份；
防閃銹劑：0.1～1份；
pH調(diào)節(jié)劑：0.1～0.5份；
增稠劑：0.1～0.5份；
水：10～20份。
所述密胺包覆聚磷酸銨為三聚氰胺甲醛樹脂包覆的結(jié)晶Ⅱ型聚磷酸銨。
所述成膜助劑為丙二醇苯醚、二丙二醇正丁醚、十二碳醇酯、甲氧基丁醇、乙二醇單丁醚、二丙二醇丙醚中的至少一種。
所述潤(rùn)濕分散劑為炔二醇類非離子表面活性劑、疏水改性聚丙烯酸鈉鹽分散劑中的至少一種。
所述防閃銹劑為亞硝酸鈉水溶液。
所述pH調(diào)節(jié)劑為胺類化合物。
所述增稠劑為非離子型疏水改性聚氨酯嵌段聚合物。
上述水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法，包括以下步驟：
1)將水、成膜助劑、潤(rùn)濕分散劑、防霉劑、防閃銹劑和pH調(diào)節(jié)劑加入分散罐，以300～800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5～10min；
2)加入密胺包覆聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺和膨脹珍珠巖，以2000～3000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20～40min；
3)加入水性硅丙乳液、消泡劑和增稠劑，以500～1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20～40min，出料，得到水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
本發(fā)明的有益效果是：
1)本發(fā)明的防火涂料中不含有機(jī)溶劑和重金屬等有害物質(zhì)，有機(jī)揮發(fā)物含量低，不易燃燒，可有效避免溶劑揮發(fā)不完全而引起的涂層防火性能下降問(wèn)題，儲(chǔ)存安全，性能穩(wěn)定；
2)本發(fā)明所采用的阻燃體系為高耐水性的密胺包覆聚磷酸銨/雙季戊四醇/三聚氰胺膨脹阻燃體系，體系中的雙季戊四醇、三聚氰胺水溶性低，而聚磷酸銨被密胺樹脂包覆成微膠囊結(jié)構(gòu)，水溶性低，因此，該膨脹阻燃體系與基體樹脂結(jié)合力強(qiáng)，不易析出，防火涂料的耐久性顯著提高，中長(zhǎng)期防火隔熱效果好；
3)本發(fā)明選用無(wú)皂聚合的水性硅丙乳液作為基體樹脂，成膜后基本沒(méi)有乳化劑殘留，耐水性好，且由于其結(jié)構(gòu)中含有Si-O-Si交聯(lián)鏈段，熔融黏度和熱分解溫度區(qū)間寬度均大于常用的叔醋乳液和醋丙乳液，其膨脹迅速、炭層強(qiáng)度高、中長(zhǎng)期防火隔熱效果好；
4)本發(fā)明將膨脹珍珠巖分散在涂料體系中，珍珠巖內(nèi)部具有完整的多孔、中空空心結(jié)構(gòu)，能夠起到隔熱耐火作用，可有效延緩熱量向鋼材的傳播，且珍珠巖在高溫條件下自身會(huì)發(fā)生膨脹，穿插在炭層結(jié)構(gòu)中，增強(qiáng)了炭層內(nèi)部的致密性，提高了炭層的強(qiáng)度，密實(shí)的炭質(zhì)層能有效抵御外部火焰的沖擊，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐火性能；
5)本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品綜合性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》，具有膨脹迅速、炭層強(qiáng)度高、中長(zhǎng)期防火隔熱效果好、耐水性能強(qiáng)、安全環(huán)保的特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，由以下質(zhì)量份的原料組成：
水性硅丙乳液：30～40份；
密胺包覆聚磷酸銨：20～30份；
雙季戊四醇：5～10份；
三聚氰胺：10～20份；
膨脹珍珠巖：2～5份；
成膜助劑：1～5份；
潤(rùn)濕分散劑：0.5～1份；
防霉劑：0.1～0.5份；
消泡劑：0.1～0.5份；
防閃銹劑：0.1～1份；
pH調(diào)節(jié)劑：0.1～0.5份；
增稠劑：0.1～0.5份；
水：10～20份。
優(yōu)選的，所述水性硅丙乳液為有機(jī)硅氧烷改性丙烯酸乳液，固含量為45％～50％，通過(guò)無(wú)皂乳液聚合而得。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述水性硅丙乳液為巴德富實(shí)業(yè)有限公司的RS-996AD。
優(yōu)選的，所述密胺包覆聚磷酸銨為三聚氰胺甲醛樹脂包覆的結(jié)晶Ⅱ型聚磷酸銨，細(xì)度大于800目。
優(yōu)選的，所述雙季戊四醇的細(xì)度大于800目。
優(yōu)選的，所述三聚氰胺的細(xì)度大于800目。
優(yōu)選的，所述膨脹珍珠巖的細(xì)度為400～600目。
優(yōu)選的，所述成膜助劑為丙二醇苯醚、二丙二醇正丁醚、十二碳醇酯、甲氧基丁醇、乙二醇單丁醚、二丙二醇丙醚中的至少一種。
優(yōu)選的，所述潤(rùn)濕分散劑為炔二醇類非離子表面活性劑、疏水改性聚丙烯酸鈉鹽分散劑中的至少一種。
優(yōu)選的，所述防閃銹劑為亞硝酸鈉水溶液。
優(yōu)選的，所述pH調(diào)節(jié)劑為胺類化合物。
所述增稠劑為非離子型疏水改性聚氨酯嵌段聚合物。
上述水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法，包括以下步驟：
1)將水、成膜助劑、潤(rùn)濕分散劑、防霉劑、防閃銹劑和pH調(diào)節(jié)劑加入分散罐，以300～800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5～10min；
2)加入密胺包覆聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺和膨脹珍珠巖，以2000～3000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20～40min；
3)加入水性硅丙乳液、消泡劑和增稠劑，以500～1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20～40min，出料，得到水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明。
實(shí)施例1：
一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原料組成如表1所示：
表1一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原料組成表
本實(shí)施例的水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備工藝如下：
按原料配比稱取各組分，將水、成膜助劑、潤(rùn)濕分散劑、防霉劑、防閃銹劑和pH調(diào)節(jié)劑加入分散罐中，以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10分鐘；加入密胺包覆聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺和膨脹珍珠巖，以2000r/min的轉(zhuǎn)速高速分散30min；加入水性硅丙乳液、消泡劑和增稠劑，以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，出料，得到水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表5所示。
實(shí)施例2：
一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原料組成如表2所示：
表2一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原料組成表
本實(shí)施例的水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備工藝如下：
按原料配比稱取各組分，將水、成膜助劑、潤(rùn)濕分散劑、防霉劑、防閃銹劑和pH調(diào)節(jié)劑加入分散罐中，以800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5min；加入密胺包覆聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺和膨脹珍珠巖，以2000r/min的轉(zhuǎn)速高速分散40min；加入水性硅丙乳液、消泡劑和增稠劑，以1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，出料，得到水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表5所示。
實(shí)施例3：
一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原料組成如表3所示：
表3一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原料組成表
本實(shí)施例的水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備工藝如下：
按原料配比稱取各組分，將水、成膜助劑、潤(rùn)濕分散劑、防霉劑、防閃銹劑和pH調(diào)節(jié)劑加入分散罐中，以500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌7min；加入密胺包覆聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺和膨脹珍珠巖，以2500r/min的轉(zhuǎn)速高速分散30min；加入水性硅丙乳液、消泡劑和增稠劑，以900r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min，出料，得到水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表5所示。
實(shí)施例4：
一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原料組成如表4所示：
表4一種水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的原料組成表
本實(shí)施例的水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備工藝如下：
按原料配比稱取各組分，將水、成膜助劑、潤(rùn)濕分散劑、防霉劑、防閃銹劑和pH調(diào)節(jié)劑加入分散罐中，以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10min；加入密胺包覆聚磷酸銨、雙季戊四醇、三聚氰胺和膨脹珍珠巖，以2500r/min的轉(zhuǎn)速高速分散20min；加入水性硅丙乳液、消泡劑和增稠劑，以800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌40min，出料，得到水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表5所示。
測(cè)試?yán)?/p>
對(duì)實(shí)施例1～4制備的水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料進(jìn)行性能測(cè)試，性能測(cè)試結(jié)果如表5所示。
表5實(shí)施例1～4的水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的性能測(cè)試結(jié)果
由表5可知：本發(fā)明的水性耐水膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料綜合性能優(yōu)異，耐水性能遠(yuǎn)超國(guó)標(biāo)技術(shù)指標(biāo)(《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件》GB14907-2002)要求，耐水性能強(qiáng)，中長(zhǎng)期防火隔熱效果好。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。