CN102898930A

CN102898930A - 一种耐烃类火焰膨胀型涂料及其制备方法

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Publication number: CN102898930A
Application number: CN2012103539700A
Authority: CN
Inventors: 张武军; 王诗榕; 胡建林; 李小平; 吴海波
Original assignee: XINHE NEW MATERIAL CO Ltd
Current assignee: XINHE NEW MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-01-30

Abstract

本发明涉及一种防火涂料及其制备方法，提供一种对钢基材和混凝土底材均有良好的附着力，防火阻热能力能够达到3小时，密度低、柔韧性优良、能耐受严酷气候条件的耐烃类火焰膨胀型涂料，由甲组分和乙组分组成，所述甲组分与乙组分的重量比=2.5～3.5：1，甲组分的各组分及其含量（重量份数）为：环氧树脂20～40、改性树脂5～25、发泡膨胀剂5～20、催化剂5～25、阻燃剂10～30、助剂5～10、颜填料10～30、成碳增强剂5～15；乙组分的各组分及其含量（重量份数）为：固化剂20～60、助剂5～10、颜填料20～50。

Description

一种耐烃类火焰膨胀型涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防火涂料及其制备方法，尤其涉及一种耐烃类火焰膨胀型涂料及其制备方法。

背景技术

目前国内外建筑结构多依赖混凝土钢结构，包括高楼，隧道和工厂，虽然它的整体性和稳定性都很好，但耐火性能很差。如钢结构自身不燃,但极易导热。钢结构的耐火性能远比砖石和钢筋混凝土结构差。钢材的强度与温度相关，当钢材的温度上升到540℃时,其屈服应力仅有常温屈服应力的40%,承载能力急剧下降。火灾温度大多在800～1200℃之间,在火灾发生的15min内,火场温度即可高达700℃以上，裸露的钢构件只要十几分钟就因达到其耐火极限而丧失承载能力,钢结构不可避免地发生变形,导致建筑物一部分或全部垮塌毁坏。隧道结构一般是由石块和钢筋混凝土垒砌而成，温度升至 600℃时，混凝土强度降低50%以上，钢材的屈服应力降到常温下屈服应力的1/3以下。

随着国民经济的高速发展，城市建设加快，流动人口迅速增加，交通建设及完善显得尤为重要。而隧道以其实现目标距离最短、占地面积最少、对自然环境及景观破坏程度最小、造价低的特点受到了规划建设者的青睐。而隧道发生火灾时，温度一般在1000℃以上，隧道砌体难以承受如此高温，严重部分容易烧塌，再加上隧道环境相对密闭，人流密度大，一旦发生火灾，疏散和扑救相当困难，容易造成重大人员伤亡和财产损失。同时随着经济的发展，有大量工厂新建或改扩建，工厂的结构，生产设备和人员密度也增加。如果火灾发生，可能产生巨大的经济损失，甚至造成巨大的人员伤亡。

火，一般分为纤维素火和烃类火，富含氢和碳的燃料（如油类、化学品）产生的火灾叫做烃类火灾，烃类火灾具有温度上升迅猛的特点，4min内温度即上升至900℃，比纤维类物质燃烧的温度上升要快得多。发生在石化或油气加工场合的碳氢物质火灾，在着火的数分钟内温度上升至1100℃，未经保护的钢结构将可能在短时间由于强度的丧失而发生坍塌，更严重的发生爆炸。因此烃类火灾的防火涂料比纤维类物质防火涂料要严格的多，耐烃类火焰的防火涂料要求涂料在未发生火灾或火灾发生甚至爆炸的过程中，都要保持漆膜完整，且对基材有良好的附着力，涂料的漆膜必须有良好的柔韧性和耐火性能，以适应户外及海洋环境的严酷气候条件。

国内普遍将厚型水泥基防火材料作为室外或潮湿环境下，特别是在有烃类火灾危险的结构中用作防火材料。水泥基防火涂料是以水玻璃、水泥、白水泥、高铝水泥、磷酸盐类等无机物为粘结料，以珍珠岩、膨胀蛭石、微空硅酸钙、硅藻土、粉煤灰玻璃微珠、海泡石粉、滑石粉等为填充骨料，以玻璃纤维、钢纤维、聚丙烯纤维等为增强材料，以含结晶水的铝、镁、硼、锌的氧化物等为阻燃剂，产品其组分主要由无机材料构成，以无机物构成的水泥基防火涂料，容易出现硬而脆、产生龟裂和易于从基材脱落等不利情况。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种对钢基材和混凝土底材均有良好的附着力，防火阻热能力能够达到3小时，密度低、柔韧性优良、不易产生龟裂、能耐受严酷气候条件的耐烃类火焰膨胀型涂料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种耐烃类火焰膨胀型涂料，由甲组分和乙组分组成，所述甲组分与乙组分的重量比=2.5～3.5：1，甲组分的各组分及其含量（重量份数）为：

环氧树脂 20～40；

改性树脂 5～25；

发泡膨胀剂 5～20；

催化剂 5～25；

阻燃剂 10～30；

助剂 5～10；

颜填料 10～30；

成碳增强剂 5～15；

乙组分的各组分及其含量（重量份数）为：

固化剂 20～60；

助剂 5～10；

颜填料 20～50。

进一步的改进是：所述环氧树脂为芳香族环氧树脂或环氧酚醛树脂或两者以任意重量比混合的混合物。

进一步的改进是：所述改性树脂可以为酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、氯化橡胶、氯醋树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。

进一步的改进是：所述发泡膨胀剂可以为三聚氰胺、甲氧基化的三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、脲、二甲基脲、膦酰三聚氰胺、双氰胺、膦酸胍、氨基乙酸、碳酸盐中的任意一种。

进一步的改进是：所述催化剂可以为磷酸、磷酸氢铵、磷酸氢二铵、三（2－氯乙基）磷酸、磷酰胺、磷酰三聚氰胺、多聚磷酸铵、有机磷酸酯、硼酸酯、硼酸盐中的任意一种。

进一步的改进是：所述成碳增强剂可以为碳酸锌、硼酸锌、磷酸锌、五硼酸铵、氧化硼、硼酸、硼酸钠、硼酸钾、硼酸丁酯、硼酸苯酯、玻璃纤维、木质纤维、硅酸铝棉、玻璃棉、耐火棉中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。

进一步的改进是：所述颜填料为二氧化钛、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、双飞粉、轻质碳酸钙、硅灰石、海泡石、双羟基水滑石、硅藻土、粘土、凹凸棒土、硅酸铝棉、空心微珠、粉煤灰漂珠、可膨胀蛭石、岩棉中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。

进一步的改进是：所述固化剂为二乙烯三胺、四乙烯五胺、聚酰胺固化剂、曼尼期碱固化剂、腰果油改性胺类固化剂中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过采用特定的配方，制得的涂料对各种底材特别是钢基材和混凝土底材均有良好的附着力，极大的增加了对底材的保护，涂料固化后不开裂，在遇火时能附着于底材并膨胀形成炭化层，从而能够减慢底材温度的升高，达到保护底材的目的，防火阻热能力能够达到3小时，涂料密度低、柔韧性优良、能耐受严酷气候条件。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

一种耐烃类火焰膨胀型涂料，由甲组分和乙组分组成，甲组分的各组分及含量为：环氧树脂E-51（环氧值0.48～0.54）15重量份，环氧酚醛树脂5重量份，聚酯树脂5重量份，三聚氰胺5重量份，磷酸铵5重量份，氯化钠10重量份，气相二氧化硅0.5重量份，1，4-丁二醇二缩水甘油醚4.5重量份，二氧化钛3重量份，可膨胀蛭石2重量份，硅酸铝棉3重量份，轻质碳酸钙2重量份，硼酸锌5重量份。乙组分的各组分及含量为：酰胺基胺20重量份，硅灰石10重量份，轻质碳酸钙10重量份，氢化蓖麻油5重量份。

按照重量比为甲组分：乙组分=2.5：1的比例，将甲组分与乙组分混合均匀，即制得耐烃类膨胀型涂料。

实施例2

一种耐烃类火焰膨胀型涂料，由甲组分和乙组分组成，甲组分的各组分及含量为：环氧树脂E-51（环氧值0.48～0.54）20重量份，环氧酚醛树脂10重量份，聚氨酯树脂15重量份，氨基乙酸12重量份，磷酸氢二铵15重量份，氯化钠20重量份，气相二氧化硅1重量份，1，4-丁二醇二缩水甘油醚6重量份，氧化铝5重量份，氢氧化镁5重量份，氢氧化铝3重量份，轻质碳酸钙7重量份，磷酸锌10重量份。乙组分的各组分及含量为：酰胺基胺40重量份，海泡石15重量份，岩棉20重量份，氢化蓖麻油7重量份。

按照重量比为甲组分：乙组分=3：1的比例，将甲组分与乙组分混合均匀，即制得耐烃类膨胀型涂料。

实施例3

一种耐烃类火焰膨胀型涂料，由甲组分和乙组分组成，甲组分的各组分及含量为：环氧酚醛树脂40重量份，氯化橡胶25重量份，膦酸胍20重量份，磷酸25重量份，氯化钠30重量份，气相二氧化硅4量份，1，4-丁二醇二缩水甘油醚6重量份，重量份，可膨胀蛭石10重量份，硅酸铝棉10重量份，硼酸钠15重量份。乙组分的各组分及含量为：酰胺多胺60重量份，硅灰石20重量份，轻质碳酸钙30重量份，氢化蓖麻油10重量份。

按照重量比为甲组分：乙组分=3.5：1的比例，将甲组分与乙组分混合均匀，即制得耐烃类膨胀型涂料。

在本发明中，甲组分的各组分及其含量（重量份数）：环氧树脂20～40；改性树脂5～25、发泡膨胀剂 5～20、催化剂5～25、阻燃剂 10～30、助剂5～10、颜填料10～30、成碳增强剂5～15、乙组分的各组分及其含量（重量份数）为：固化剂20～60、助剂5～10、颜填料20～50，在以上范围内均可实现本发明的目的。

另外，所述环氧树脂为芳香族环氧树脂或者环氧酚醛树脂或者两者以任意重量比混合的混合物。所述改性树脂为酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、氯化橡胶、氯醋树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。所述发泡膨胀剂为三聚氰胺、甲氧基化的三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、脲、二甲基脲、膦酰三聚氰胺、双氰胺、膦酸胍、氨基乙酸、碳酸盐中的任意一种。所述催化剂为磷酸、磷酸氢铵、磷酸氢二铵、三（2－氯乙基）磷酸、磷酰胺、磷酰三聚氰胺、多聚磷酸铵、有机磷酸酯、硼酸酯、硼酸盐中的任意一种。所述成碳增强剂为碳酸锌、硼酸锌、磷酸锌、五硼酸铵、氧化硼、硼酸、硼酸钠、硼酸钾、硼酸丁酯、硼酸苯酯、玻璃纤维、木质纤维、硅酸铝棉、玻璃棉、耐火棉中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。所述颜填料为二氧化钛、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、双飞粉、轻质碳酸钙、硅灰石、海泡石、双羟基水滑石、硅藻土、粘土、凹凸棒土、硅酸铝棉、空心微珠、粉煤灰漂珠、可膨胀蛭石、岩棉中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。所述固化剂为二乙烯三胺、四乙烯五胺、聚酰胺固化剂、曼尼期碱固化剂、腰果油改性胺类固化剂中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。选用上述所选范围均可实现本发明的目的。

本发明通过采用特定的配方，制得的涂料对各种底材特别是钢基材和混凝土底材均有良好的附着力，极大的增加了对底材的保护，涂料固化后不开裂，在遇火时能附着于底材并膨胀形成炭化层，从而能够减慢底材温度的升高，达到保护底材的目的，防火阻热能力能够达到3小时，涂料密度低、柔韧性优良、能耐受严酷气候条件。

实施例中所采用的试剂和产品均为可商业获得的。

本发明的性能测试结果如表1所示：

表1 产品性能测试结果

测试项目	测试标准	实施例1	实施例2	实施例3
					涂层厚度/mm		4.9	5.1	5.1
耐烃类火性能/min		169	193	186
					膨胀倍率	GA588	7.9	7.5	7.6
耐水性	GB14907-2002	>24h	>24h	>24h
					耐酸碱介质	GB14907-2002	>360h	>360h	>360h
耐冻融性能	GB14907-2002	>15次	>15次	>15次
					附着力	ASTM D4541-2002	8.5MPa	8.3MPa	8.0MPa
涂层密度		1.15	1.13	1.13
					干燥抗裂性		无裂纹	无裂纹	无裂纹

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims

1.一种耐烃类火焰膨胀型涂料，其特征在于，由甲组分和乙组分组成，所述甲组分与乙组分的重量比=2.5～3.5：1，甲组分的各组分及其含量（重量份数）为：

环氧树脂 20～40；

改性树脂 5～25；

发泡膨胀剂 5～20；

催化剂 5～25；

阻燃剂 10～30；

助剂 5～10；

颜填料 10～30；

成碳增强剂 5～15；

乙组分的各组分及其含量（重量份数）为：

固化剂 20～60；

助剂 5～10；

颜填料 20～50。

2.根据权利要求1所述的耐烃类火焰膨胀型涂料，其特征在于：所述环氧树脂为芳香族环氧树脂或环氧酚醛树脂或两者以任意重量比混合的混合物。

3.根据权利要求1所述的耐烃类火焰膨胀型涂料，其特征在于：所述改性树脂可以为酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、氯化橡胶、氯醋树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。

4.根据权利要求1所述的耐烃类火焰膨胀型涂料，其特征在于：所述发泡膨胀剂可以为三聚氰胺、甲氧基化的三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、脲、二甲基脲、膦酰三聚氰胺、双氰胺、膦酸胍、氨基乙酸、碳酸盐中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的耐烃类火焰膨胀型涂料，其特征在于：所述催化剂可以为磷酸、磷酸氢铵、磷酸氢二铵、三（2－氯乙基）磷酸、磷酰胺、磷酰三聚氰胺、多聚磷酸铵、有机磷酸酯、硼酸酯、硼酸盐中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的耐烃类火焰膨胀型涂料，其特征在于：所述成碳增强剂可以为碳酸锌、硼酸锌、磷酸锌、五硼酸铵、氧化硼、硼酸、硼酸钠、硼酸钾、硼酸丁酯、硼酸苯酯、玻璃纤维、木质纤维、硅酸铝棉、玻璃棉、耐火棉中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。

7.根据权利要求1所述的耐烃类火焰膨胀型涂料，其特征在于：所述颜填料为二氧化钛、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、双飞粉、轻质碳酸钙、硅灰石、海泡石、双羟基水滑石、硅藻土、粘土、凹凸棒土、硅酸铝棉、空心微珠、粉煤灰漂珠、可膨胀蛭石、岩棉中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。

8.根据权利要求1所述的耐烃类火焰膨胀型涂料，其特征在于：所述固化剂为二乙烯三胺、四乙烯五胺、聚酰胺固化剂、曼尼期碱固化剂、腰果油改性胺类固化剂中的任意一种或两种以上以任意重量比混合的混合物。