一種改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂料及其制備工藝，具體涉及一種改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，以及人們新的生活需求，各種新型建筑材料正逐步替代傳統(tǒng)建筑材料，應(yīng)用于各類新型大型建筑上。相較磚石和混凝土材料的建筑體系，鋼結(jié)構(gòu)體系具有強(qiáng)度高、自重輕、性能穩(wěn)定、韌性好、安裝容易、施工周期端、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢(shì)而且適合于批量生產(chǎn)，使得鋼鐵成了最佳建筑用結(jié)構(gòu)材料。
[0003]跟其他建筑一樣，鋼結(jié)構(gòu)建筑也有火災(zāi)所帶來的安全隱患。由于鋼材雖然不會(huì)燃燒，但其機(jī)械強(qiáng)度在溫度升高的過程中會(huì)逐漸降低，當(dāng)鋼材料的溫度升高到一定值時(shí)鋼材會(huì)失去支撐能力，因而鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火性能比磚石結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差很多。一般在溫度達(dá)到300°C以上時(shí)，常用建筑鋼材的機(jī)械強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)溫度達(dá)到540°C時(shí)，其損失率可大70%，以致完全失去支撐能力，因此在工程上通常將540°C作為建筑鋼材的臨界溫度。
[0004]將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到防火設(shè)計(jì)規(guī)范的耐火極限可以為滅火和人員安全疏散贏得時(shí)間，從而達(dá)到避免或減少火災(zāi)損失的目的。所以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火保護(hù)是必要的措施。鋼結(jié)構(gòu)防火的原理是采用絕熱或吸熱的材料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量傳遞的速度，推遲鋼結(jié)構(gòu)升溫和強(qiáng)度減弱的時(shí)間。目前鋼結(jié)構(gòu)的防火措施可以分為幾類:(1)在鋼結(jié)構(gòu)表面砌磚或噴覆一層混凝土砂漿；(2)在鋼結(jié)構(gòu)表面裹纏無機(jī)纖維布和無機(jī)纖維氈；(3)在空心鋼柱內(nèi)填充處理后的液體和水；(4)在鋼結(jié)構(gòu)柱、梁、樓板等構(gòu)建體上粘貼不燃燒板；(5)在鋼結(jié)構(gòu)表面涂覆防火涂料，在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛且最經(jīng)濟(jì)的方法是涂裝鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0005]隨著國內(nèi)對(duì)環(huán)保節(jié)能的重視，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料目前存在的問題，其研宄將朝著無毒環(huán)保、超薄耐候、耐火持久、防腐防火雙功能化、成本低、性能好且具有裝飾性的多功能化方向發(fā)展。在超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的研宄中，納米阻燃劑不僅用量較少且具有良好的阻燃效果，燃燒時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生濃煙和毒氣，對(duì)環(huán)境污染小，是一種綠色環(huán)保型阻燃劑。與此同時(shí)，它還可以提尚涂料本身的機(jī)械性能，耐候性和熱穩(wěn)定性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備工藝，該改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料環(huán)保、超薄耐候、耐火持久、阻燃效果好、成本低、具有良好的裝飾性，該防火涂料的制備工藝簡單，制備過程中不會(huì)產(chǎn)生濃煙和毒氣。
[0007]本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是: 一種改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，該防火涂料按重量份計(jì)包括以下組分:
基料樹脂:24-30份
膨脹阻燃體系:15-20份
顏填料:20-25份助劑:10-15份溶劑:20-25份
改性納米氫氧化鋁:5-10份
其中，膨脹體系以質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括以下組分:脫水催化劑:8-10份，成炭劑:5-7份，發(fā)泡劑:2-4份；
助劑以質(zhì)量份數(shù)計(jì)包括以下組分:流變助劑:2-3份，增稠劑:2-4份，消泡劑:3-5份，流平劑:2-4份，防結(jié)皮劑:1-2份；其中流變助劑為有機(jī)膨潤土，增稠劑為羥甲基纖維素，消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑，流平劑為聚醚改性聚硅氧烷類流平劑，防結(jié)皮劑為甲乙酮肟；
溶劑為乙酸乙酯與200 #溶劑油的混合物，其中乙酸乙酯與200 #溶劑油的質(zhì)量比為1:0.7—0.5ο
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案為:
前述改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中，基料樹脂為丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂樹脂的混合物，其中丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂樹脂的質(zhì)量比為1:2。
[0009]前述改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中，脫水催化劑為磷酸銨、聚磷酸銨或磷酸二氫銨中的一種或幾種；成炭劑為季戊四醇或雙季戊四醇中的一種；發(fā)泡劑為三聚氰胺、碳酸銨或雙氰胺中的一種或幾種。
[0010]前述改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中，顏填料為二氧化鈦和氯化鋅的混合物，其中二氧化鈦和氯化鋅的質(zhì)量比為1:1。
[0011]前述改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中，改性納米氫氧化鋁制備方法如下:
a.把氫氧化鋁粉體超聲分散在正丁醇中進(jìn)行共沸蒸餾處理，體系維持升高到117-120°C時(shí)繼續(xù)回流30-40min后結(jié)束；
b.經(jīng)正丁醇蒸餾過的氫氧化鋁在加入正丁醇配成漿料，繼續(xù)加熱升溫到70-75°C后，加入偶聯(lián)劑改性45-60min后進(jìn)行抽濾和洗滌，最后得到改性納米氫氧化鋁；
其中，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種。
[0012]本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，:改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料制備工藝如下:
(1)將丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂加入到裝有溶劑的分散缸中攪拌10-15min，攪拌速度為50_80r/min ；
(2)向步驟(I)分散缸中加入脫水催化劑、成炭劑、發(fā)泡劑和顏填料，預(yù)分散15-20min，攪拌速度為150-180r/min，然后再向分散缸中加入改性納米氫氧化鋁繼續(xù)攪拌20_30min待用，攪拌速度為400-450r/min ；
(3)將步驟(2)分散缸中的混合物轉(zhuǎn)入磨砂機(jī)中，然后加入助劑，在高剪切力作用下高速砂磨40-60min，控制混合物的細(xì)度< 50 μ，即得到改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明采用丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂混合后做為基體樹脂解決了僅由含丙烯酸樹脂的防火涂料的涂層在受火過程中有滴落現(xiàn)象，且在施工干燥后涂層有細(xì)小裂紋等涂層病態(tài)現(xiàn)象，施工中也不易干透的問題，環(huán)氧樹脂具有優(yōu)秀的力學(xué)性能和粘結(jié)性能，能大大的改善涂料的附著力等性能，電性能、穩(wěn)定性佳，同時(shí)具有良好的耐熱性，難燃、少煙、低毒、低熱釋放等特性，所以很適合和丙烯酸樹脂混合后作為防火涂料的基體樹脂。
[0014](2)本發(fā)明使用的二氧化鈦化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，物理性能優(yōu)異，不溶于水，耐熱性好，在光澤、白度、消色力、遮蓋力等方面都表現(xiàn)良好，在涂料中加入二氧化鈦后，大大改善了涂層的柔韌性，且二氧化鈦與聚磷酸銨分解的酸發(fā)生反應(yīng)形成白色無機(jī)保護(hù)層，與防火組分形成的炭質(zhì)層起到協(xié)同作用，有利于提高中后期的防火性能；氧化鋅是一種良好的阻燃抑煙劑，氧化鋅遇火可分解生成大量的水分能顯著地減少涂料的發(fā)煙量，因此有效地降低涂料本身對(duì)人的危害，而且它能使涂層起泡時(shí)間提前，提高了涂層的防火時(shí)間。
[0015](3)超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料顏填料加量較多，容易發(fā)生粉顆粒沉降或溶劑分層的現(xiàn)象，降低其細(xì)度可以在一定程度上降低粉料顆粒的沉降速度，但只能延遲沉降而不能防止沉降，加入有機(jī)膨潤土流變劑就能獲得顯著的防沉降效果，并且有機(jī)膨潤土具有來源廣泛、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
[0016](4)本發(fā)明中采用的200 #溶劑油作其中的一種溶劑，200 #溶劑油與樹脂的相容性較好，有利于控制涂料黏度和固含量，適宜施工。
[0017](5)本發(fā)明通過偶聯(lián)劑對(duì)納米氫氧化鋁進(jìn)行表面改性，從而改善了其在防火涂料樹脂中的分散性和團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0018](6)本發(fā)明中加入改性納米氫氧化鋁，由于納米氫氧化鋁具有較大的比表面積，其熱穩(wěn)定性得到提高并且其在涂料中的分散性也會(huì)提高，所以通過對(duì)氫氧化鋁的超細(xì)化，可以改善其在應(yīng)用中的缺陷并且提高涂料的防火性能，同時(shí)不會(huì)降低防火涂料的理化性能。
[0019](7)本發(fā)明中添加了改性納米氫氧化鋁后，降低初期鋼材升溫速率，同時(shí)能有效地降低煙密度，并且符合室內(nèi)以及室外的各項(xiàng)理化性能、耐腐蝕和耐老化性能的標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0020](8)本發(fā)明中改性后的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在甲醛、VOC和苯系物的指標(biāo)上較為環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，該防火涂料按重量份計(jì)包括以下組分:
丙烯酸樹脂:10份，環(huán)氧樹脂樹脂:20份，磷酸銨:8份，季戊四醇:5份，三聚氰胺:2份，二氧化鈦:10份，氯化鋅:10份，有機(jī)膨潤土:3份，羥甲基纖維素:3份，有機(jī)硅類消泡劑:5份，聚醚改性聚硅氧烷類流平劑:3份，甲乙酮肟:I份，乙酸乙酯:16份，200 #溶劑油的混合物:8份，改性納米氫氧化鋁:10份；
改性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，改性納米氫氧化鋁制備方法如下:
a.把氫氧化鋁粉體超聲分散在正丁醇中進(jìn)行共沸蒸餾處理，體系維持升高到1