[发明专利]水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法，属于化工行业涂料领域的新材料。

背景技术

由于钢结构具有强度高、韧性好、制作方便、施工速度快、建筑周期短等一系列优点，而在现代建筑业中得到越来越广泛的应用。但是其耐火性能差的特点，一直是人们关心的问题。喷涂钢结构防火涂料是钢结构防火措施中最为经济合理的措施之一。

超薄型防火涂料涂层遇火膨胀，膨胀率较高，可形成十几倍甚至几十倍的炭化层，炭化泡沫层致密结实，耐火极限为0.5小时至3小时。超薄型钢结构防火涂料的涂层厚度小，颜色丰富，外观装饰性很好，可达到一般建筑涂料的效果，施工时涂料用量和工程总造价大大低于厚型和薄型钢结构防火涂料。在建筑物及构筑物的承重钢构件防火保护，如厂房、体育馆等裸露的轻钢结构和网架形屋顶，以及在石油、化工、冶金、电力、煤炭等行业的钢结构建筑以及用于室内需要防火的各种管件等方面得到了越来越广泛的应用。

目前世界上就有很多非常成功的超薄型防火涂料体系，国外德国贺柏兹公司(Herberts)的Water Based3832型钢结构防火涂料(水溶性)，涂层厚度2.63mm，耐火极限63mi。加拿大A/D防火有限责任公司的A/D FIREFILM防火涂料，涂层厚度2.58mm，耐火极限2h等。国内生产的此类防火涂料，较有代表性的有程群超发明的专利申请号为02125515.6、发明名称为“多用途膨胀型防火涂料”，在配料中原料由乙烯-醋酸乙烯共聚乳液和改性树脂为基料，三聚氰胺和氰基胍为发泡剂，季戊四醇为成炭剂，多聚磷酸铵为脱水成炭催化剂，氯化石蜡为阻燃剂，二氧化硅、钛白粉为填料及其他助剂组成。该发明采用水性乳液和改性树脂混配成的基料，其基料用量较少，对其耐候型有较大的影响；配方中阻燃剂用量较多，而阻燃剂的价格相对较贵，且用量较大，因此也增加了该产品的成本。

因此，研制一种新型的水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法已为急需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法，能克服现有钢结构防火涂料的不足，具有性能优异、原材料易得、成本低、对环境无污染等特点，受火后能够形成均匀稳定的膨胀炭化层，从而对钢铁构件起到保护作用，同时。该涂料干燥快，施工方便，且制作工艺简单、方便。

本发明的水性超薄型钢结构防火涂料的质量百分比组成如下：

丙烯酸乳液26.0％～33.0％，聚磷酸铵12.0％～16.0％，季戊四醇4.8％～13.2％，三聚氰胺2.0％～5.0％，可膨胀石墨2.0％～5.0％，氢氧化铝8.0％～12.0％，消泡剂占0.20％～0.50％，流平剂占0.20％～0.30％，分散剂占0.20％～0.40％，增塑剂占2.0％～3.0％，偶联剂占0.1％～0.2％，然后加水至100％。

该涂料中丙烯酸乳液为成膜物质，它提供了涂层对基材的附着力，对涂料组成中其他组分的粘结力等，由于其用量相对较多，成膜性能较好，可显著提高涂料的耐候性能。

聚磷酸铵作为脱水成炭催化剂，是帮助含羟基化合物脱水的物质，主要功能是促进和改变涂层的热分解进程，促进涂层内含羟基的有机物脱水形成不易燃的三维空间结构炭质层，隔离受保护的基材和火源，减少热分解产生的可燃性焦油、醛、酮的量；同时释放出水蒸气冲淡可燃性气体和周围氧气的浓度，阻止放热量大的碳氧化反应发生。

季戊四醇作为成炭剂，可以单独或在脱水成炭催化剂作用下加热成炭，是涂层在高温下形成不易燃三维空间结构的泡沫炭化层的物质基础，对泡沫炭化层起骨架作用。

三聚氰胺作为发泡剂，遇热时能分解释放出不燃性气体，如氨、二氧化碳、水蒸气等，这些不燃性气体使涂层膨胀，在涂层内形成海绵状多孔泡沫结构。

可膨胀石墨是一种物理膨胀剂，受热后能够形成致密稳定的膨胀炭层，膨胀炭层具有很好的抗火能力，在火灾中能够抵抗火焰的侵袭，进而发挥有效的隔热、隔氧作用，阻断了火焰和基材之间的物质和热量的传递，延缓或抑制了聚合物的热降解或热氧化降解的进程，最终达到阻止燃烧的目的。同时可膨胀石墨在膨胀过程中要吸收大量的环境热量，达到降低体系温度的效果。

氢氧化铝不仅作为填料，同时对涂料的防火性能还具有协同作用，作为阻燃填料添加到防火涂料中。氢氧化铝的阻燃作用有：冷阱效应、稀释效应和阻挡层效应。此外，氢氧化铝同时又是良好的抑烟剂。因此，填料选用遮盖力强、并具有一定阻燃效果的氢氧化铝。

消泡剂可减少气泡，消除缩孔、针孔、鱼眼等缺陷。