CN109504232A - 一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，由甲乙两组分按3:1的重量比组成。甲组分以环氧树脂为成膜物、加入发泡阻燃体系(成碳催化剂、成碳剂和发泡剂)、成碳增强剂、增韧剂、石墨烯类物质、膨胀石墨、碳纤维、颜填料和助剂；乙组分由固化剂、助剂和颜填料组成。本发明制备的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其解决了防火涂层易开裂、脱落的技术问题，适用于隧道、化工厂和海上采油平台等易于发生烃类火灾场合的安全防护。

Description

一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料

技术领域

本发明涉及防火涂料领域，尤其涉及一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料。

背景技术

随着我国化工行业的发展和海上石油开采步伐的加快，海上采油平台、大型化工建设规模越来越大。在城市化建筑发展过程，隧道成为交通规划中必不可少的一环。但在这些隧道、化工厂和海上采油平台的场所，因富含有机化工原料，故有一定几率发生烃类火灾。烃类火的升温和传播速度快，且在燃烧过程中还可能伴随着爆炸产生的冲击波。因此在这些由有机高分子材料构成的场所，需要使用耐烃类防火涂料。

环氧膨胀型防火涂料具有良好的性能，具体表现在防腐性、阻燃性、隔热性等方面，被广泛应用于石油化工、海洋设施等领域。但是传统的环氧防火涂层存在着易开裂、脱落的不足。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，解决现有技术的环氧涂层易开裂、脱落的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料由甲乙两组分按3:1的重量比组成，甲乙组分由下列成分组成：

进一步的改进是：所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述碳基材料混合物由石墨烯类物质、膨胀石墨和碳纤维按重量比0.01-2.00：1-10：1-5混合而成。

进一步的改进是：所述石墨烯类物质的指标为：片层直径5～30微米，层数≤10层，氧含量15％～33％。

进一步的改进是：所述膨胀石墨选自下列的一种或两种以上以任意比混合的混合物：50目、80目、120目、200目、325目。优选80目和325目混合，比例为3:1。

进一步的改进是：所述碳纤维选自下列的一种或两种以上以任意比混合的混合物：长度0.5cm、1cm、1.5cm、2cm。优选长度0.5cm和1.0cm混合，比例为1:1。

进一步的改进是：所述成碳催化剂、发泡剂、增韧剂分别为聚磷酸铵、三聚氰胺、磷酸酯类。

进一步的改进是：所述成碳剂为季戊四醇、双季戊四醇中的一种或两者以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述成碳增强剂为含锌、硼化合物、高岭土、玻璃石英类物质或纤维状物质的一种或两种以上以任意比混合的混合物。含锌、硼的物质包括氧化锌、碳酸锌、硼酸锌、磷酸锌、氧化硼、硼酸、硼酸钠、硼酸钾、硼酸丁酯和硼酸苯酯。高岭土包括水洗高岭土、煅烧高岭土。纤维状物质包括玻璃纤维、高硅氧纤维、硅酸铝棉、玻璃棉和耐火棉。

进一步的改进是：所述颜填料为钛白粉、炭黑、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、粉煤灰漂珠、玻化微珠、陶瓷微珠中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述固化剂选自下列的一种或两种以上以任意比混合的混合物：芳香胺、脂肪胺、多乙烯多胺、酚醛胺、聚醚胺、Versamid系列、曼尼期碱类、腰果壳油改性胺类。优选酚醛胺固化剂，活泼氢当量300-350。

进一步的改进是：所述助剂为气相二氧化硅或氢化蓖麻油中的一种。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的防火涂料选用石墨烯类物质的片层直径为5～30微米，层数≤10层，氧含量15％～33％。合适的片层直径(5～30微米)和较低层数(≤10层)的石墨烯类物质，有利于其在涂层均匀分布，在微小添加量的情况下就可以起到良好的屏蔽作用，因而本发明的防火涂料比未添加石墨烯类物质的普通环氧膨胀型防火涂料有更优异防腐性能；防火涂料在高温及火灾情况下形成隔热膨胀层，石墨烯类物质的屏蔽作用仍然有效，不仅可以起到热隔绝的作用，延缓基材温度上升，而且能阻隔氧气的侵入，延缓隔热膨胀层被氧化破化。此外，具有一定的氧含量石墨烯还具有良好的抑烟的作用，氧含量15％～33％试验结果较好。

2、本发明的防火涂料选用膨胀石墨受热膨胀生成大量“蠕虫”状碳体，和化学膨胀产生的膨胀层交联，黏附在基材表面和碳层内部，起到一种交联纤维的作用，从而形成致密的碳层，提高碳层的强度。不同目数的膨胀石墨搭配使用效果更好。

3、本发明的防火涂料选用碳纤维有助于增强漆膜的耐候性，防止漆膜开裂；漆膜受热膨胀时，可以防止炭化层开裂脱落。不同长度的碳纤维搭配使用效果更好。

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。

若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

实施例1

一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，由甲乙两组分组成，甲乙组分的配方如下：

甲组分：30份环氧树脂E51、35份聚磷酸铵、5份季戊四醇、5份三聚氰胺、2份硼酸锌、3份玻璃纤维、10份三苯基磷酸酯、1份石墨烯、2份碳纤维、5份膨胀石墨、8份钛白粉、7份气相二氧化硅；

乙组分：45份酚醛胺、20份氢氧化铝、15份粉煤灰漂珠、7份氢化蓖麻油；

甲乙组分按3:1的比例混合使用。

实施例2

一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，由甲乙两组分组成，甲乙组分的配方如下：

甲组分：40份环氧树脂E51、20份聚磷酸铵、1份双季戊四醇、1份三聚氰胺、1份高岭土、0.9份玻璃纤维、20份三苯基磷酸酯、0.1份石墨烯、1份碳纤维、1份膨胀石墨、1份钛白粉、1份炭黑、8份气相二氧化硅；

乙组分：30份酚醛胺、5份聚醚胺、20份氢氧化铝、25份陶瓷微珠、5份氢化蓖麻油；

甲乙组分按3:1的比例混合使用。

实施例3

一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，由甲乙两组分组成，甲乙组分的配方如下：

甲组分：20份环氧树脂E51、50份聚磷酸铵、4份季戊四醇、4份双季戊四醇、10份三聚氰胺、5份氧化锌、5份高硅氧纤维、5份三苯基磷酸酯、2份石墨烯、5份碳纤维、10份膨胀石墨、9份钛白粉、4份炭黑、5份气相二氧化硅；

乙组分：60份酚醛胺、10份氢氧化镁、10份玻化微珠、10份氢化蓖麻油；

甲乙组分按3:1的比例混合使用。

所得防火涂料各项技术指标按国家标准GB14907-2002《钢结构防火涂料》中室外薄型防火涂料(WB)的性能要求进行测试，结果见表1。

表1实施例的环氧膨胀型防火涂料的主要性能指标和测试结果

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 (10)

1.一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，由甲乙两组分按3:1的重量比组成，甲乙组分由下列成分组成：

2.根据权利要求1所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或两种以上以任意比混合的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，所述碳基材料混合物由石墨烯类物质、膨胀石墨和碳纤维按重量比0.01-2.00：1-10：1-5混合而成。

4.根据权利要求3所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，石墨烯类物质的指标为：片层直径为5～30微米，层数≤10层，氧含量15％～33％。

5.根据权利要求3所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，膨胀石墨选自下列的一种或两种以上以任意比混合的混合物：50目、80目、120目、200目、325目。

6.根据权利要求3所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，碳纤维选自下列的一种或两种以上以任意比混合的混合物：长度0.5cm、1cm、1.5cm、2cm。

7.根据权利要求1所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，所述成碳催化剂、发泡剂、增韧剂分别为聚磷酸铵、三聚氰胺、磷酸酯类。

8.根据权利要求1所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，所述所述成碳剂为季戊四醇、双季戊四醇中的一种或两者以任意比混合的混合物。

9.根据权利要求1所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，所述成碳增强剂为含锌、硼化合物、高岭土、玻璃石英类物质或纤维状物质的一种或两种以上以任意比混合的混合物。

10.根据权利要求1所述的一种由多种碳基材料增强的环氧膨胀型防火涂料，其特征在于，固化剂选自下列的一种或两种以上以任意比混合的混合物：芳香胺、脂肪胺、多乙烯多胺、酚醛胺、聚醚胺、Versamid系列、曼尼期碱类、腰果壳油改性胺类。