CN102766391A - 一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性无卤超膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法。该防火涂料以水性环氧乳液和水性氨基树脂为成膜物质，多聚磷酸酯为防火助剂，钛白粉、海泡石和硅酸铝纤维为耐高温填料，少量成膜助剂和水性消泡剂为助剂。具体步骤如下：按原料质量配比称取各组份，将水性环氧乳液20～30份、水性环氧固化剂3～5份和水性氨基树脂20～30份混合均匀后，再加入多聚磷酸酯20～30份、钛白粉5～10份、海泡石3～8份、硅酸铝纤维2～5份、助剂0.5～1份、水10～15份放在一起搅拌混合20～30min。所形成的防火涂料，涂层厚度超薄为2mm，膨胀倍率高达12～20%倍，耐火极限可达80～100min。该涂料的制备方法简单、无污染、成本低廉、应用广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性超薄膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法。属于防火涂料技术领域。
背景技术
防火涂料是目前钢结构防火保护的主要形式之一，其中尤以膨胀型防火涂料的发展最为迅速。现有的膨胀型钢结构防火涂料种类按涂层厚度可分为薄型和超薄型两类；按其材料形态可分为水性、溶剂型和粉末型三类。其中水性超薄膨胀型钢结构防火涂料有较好的防火性能，同时又满足环保的要求，是钢结构防火涂料发展的方向。
水性超薄膨胀型钢结构防火涂料主要由成膜物质、防火助剂、填料以及助剂几部分组分。成膜物质主要包括聚合物乳液（如苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、环氧乳液等）和水溶性聚合物树脂（如水性氨基树脂、水性酚醛树脂等）。防火助剂通常包括三种基本组分：酸源、碳源和气源。目前酸源一般采用聚磷酸盐，碳源采用含碳量高的季戊四醇，气源采用含氮的三聚氰胺。涂料在遭遇火灾时，通过酸源、碳源和气源三者的协同作用形成多孔性的发泡炭化层，从而大大降低土层的导热系数，阻止热量向基体钢材的传递而破坏。
由于防火助剂包括三种组份，工业生产中常常存在计量不准确而使防火涂料的防火性能的波动很大。因此在本发明中，采用将酸源和碳源合二为一的多聚磷酸季戊四醇酯作为防火助剂，并采用含氮的氨基树脂作为成膜物质的一部分，同时起到了气源的作用，较好地解决了上述问题。
同时，现有的防火涂料成膜物质中常添加有含卤素的阻燃剂。这些涂料虽然有良好的防火效果，但是火灾中卤素燃烧生成的有毒气体容易造成人员的窒息和中毒，对受灾及消防人员均有害。因此本发明中所采用的所有原材料均不含卤素。
本发明涉及的以聚磷酸酯为防火助剂的水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料既具有良好的防火性能，又解决了工业生产中的配料计量问题和火灾中卤素对人体的危害，因此具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料，这种涂料涂层薄，耐火极限时间长，并解决了工业生产中的配料计量问题和火灾中卤素对人体的危害。
本发明的目的是提供上述一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其制造原料廉价，工艺流程简单。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料：具体是采用水性环氧乳液和水性氨基树脂为成膜物质，以多聚磷酸酯为防火助剂，钛白粉、海泡石和硅酸铝纤维为耐高温填料，同时加入助剂：成膜助剂和水性消泡剂。其组成如下：
所述的助剂为成膜助剂和水性消泡剂。
本发明中，所述的水性环氧乳液为双酚A型环氧树脂乳液，其环氧值在0.1～0.5eq·(100g)-1之间，固含量在35～55%之间。
本发明中，所述的水性环氧固化剂为水性聚酰胺类环氧固化剂（可采用如：型号：AB-HGA、AB-HGF，浙江安邦新材料发展有限公司产品等），质量固含量在35～55%之间，胺值为110～255.5mgKOH·g-1。
本发明中，所述的水性氨基树脂为市售的水性氨基树脂。具体为水性六羟甲基三聚氰胺甲醛树脂、水性脲醛树脂中的一种或几种。
本发明中，所述的多聚磷酸酯为多聚磷酸与季戊四醇反应所得的产物，平均分子量为600～1200。
本发明的成膜助剂可采用如美国伊士曼化工公司产品，醇酯-12。
本发明的水性消泡剂可采用如德国毕克化学公司产品，BYK-037型。
本发明提供的水性膨胀型钢结构防火涂料的制备方法如下：
按原料配比称取各组分，防火助剂为多聚磷酸酯；填料为钛白粉、海泡石、硅酸铝纤维；助剂为成膜助剂和水性消泡剂。先将水性环氧乳液、水性环氧固化剂和氨基树脂混合均匀，然后与防火助剂、填料、助剂和适量水放在一起搅拌混合20～30min，即得本发明的成品。
本发明具有如下的优点：
1.由于本发明采用的成膜物质（水性环氧乳液和水性氨基树脂）均具有微交联结构，提高了涂层的致密程度，使防火涂料的经燃烧后形成的发泡炭化层的强度明显提高，从而耐火极限也得到提高。
2.由于本发明采用的防火助剂多聚磷酸酯将酸源和碳源合二为一，并将成膜物质之一的水性氨基树脂作为气源，克服了生产过程中因原料品种多，计量不易准确地缺点，使防火涂料的性能波动性得到较大改善。
3.由于本发明采用的原材料均不含卤素，所形成的防火涂料涂层厚度可为2mm，发泡率12～20%，耐火极限在80～100min，因此是一种环境友好的防火涂料。
4.由于本发明采取了以上原材料的配比各成分协同作用使得所得产品除了具有优良的防火性能，能够满足GB14907-2002《钢结构防火涂料》的要求之外，还具有环境友好的特点，因此是一种环境友好的水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料。并且制备工艺简单、成本低廉，有很好的推广应用前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1
请参阅表1中列举的本发明的5个防火涂料配方。首先，按表1中实施例1的配方制备水性超薄膨胀型钢结构防火涂料1。先将水性环氧乳液、水性环氧固化剂和水性氨基树脂加入搅拌桶中，搅拌均匀后，加入防火助剂体系多聚磷酸酯、填料（海泡石、钛白粉和硅酸铝纤维）、助剂（水性消泡剂和成膜助剂）及适量的水，搅拌20min后，入球磨机中研磨一次，混合均匀后出料装桶。所的本发明的防火涂料的性能见表2的实施例1。
实施例2
按表1中实施例2的配方制备水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料2，其制备方法与实施例1相同。所的本发明的防火涂料的性能见表2的实施例2。
实施例3
按表1中实施例3的配方制备水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料3，其制备方法与实施例1相同。所的本发明的防火涂料的性能见表2的实施例3。
实施例4
按表1中实施例4的配方制备水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料4，其制备方法与实施例1相同。所的本发明的防火涂料的性能见表2的实施例4。
实施例5
按表1中实施例5的配方制备水性超薄膨胀型钢结构防火防腐双功能涂料5，其制备方法与实施例1相同。所的本发明的防火涂料的性能见表2的实施例5。
比较例
按表1中比较例的配方制备防火涂料，其制备方法与实施例1相同，所得本发明防火涂料的性能见表2的比较例。
表1本发明的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料及比较例的配比（单位：%）
表2本发明防火防腐双功能涂料的主要性能及与现有涂料的比较
注：表中各项指标均按GB14907-2002《钢结构防火涂料》测定。
Claims (6)
1.一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于：采用水性环氧乳液和水性氨基树脂为成膜物质，以多聚磷酸酯为防火助剂，以钛白粉、海泡石和硅酸铝纤维为填料，组成如下：
所述的助剂为成膜助剂和水性消泡剂。
2.根据权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于：水性环氧乳液为双酚A型环氧树脂乳液，环氧值在0.1～0.5eq·(100g)-1之间，质量固含量在35～55%之间。
3.根据权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于：水性环氧固化剂为水性聚酰胺类环氧固化剂，质量固含量在35～55%之间，胺值为110～255.5mgKOH·g-1。
4.根据权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于：水性氨基树脂包括水性六羟甲基三聚氰胺甲醛树脂、水性脲醛树脂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的钢结构防火涂料，其特征在于：多聚磷酸酯为多聚磷酸和季戊四醇合成的多聚磷酸季戊四醇酯，平均分子量为600～1200。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的钢结构防火涂料的制备方法，按原料质量配比称取各组份，成膜物质为水性环氧乳液和水性氨基树脂，防火助剂为多聚磷酸酯；填料为钛白粉、海泡石、硅酸铝纤维；助剂为成膜助剂和水性消泡剂；先将水性环氧乳液、水性环氧固化剂和水性氨基树脂混合均匀，再加入填料、防火助剂、水和助剂放在一起搅拌混合20～30min，即得成品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121107 |