[发明专利]一种基于可膨胀石墨和晶须体系的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性防火涂料，尤其是涉及一种基于可膨胀石墨和晶须协效作用的适合于多雨潮湿环境的水性超薄膨胀型钢结构建筑的防火涂料及其制备方法。

背景技术

经济和社会的迅速发展推动了建筑用材的不断升级和换代，钢结构具有施工快、节能环保、较高抗震等级等优点，这些独特的优越性使得钢结构广泛应用在建筑工程领域，特别是高层、轻型钢结构、大跨度空间结构等，在国际及我国城市化进程中已逐步替代传统的钢筋混凝土，成为主要的建筑形式。根据我国建筑设计防火规范（GB50016-2006）要求，必须对建筑的钢构件表面进行防火保护。

近年来，国内外关于超薄膨胀型钢结构防火涂料的报道很多，也有不少学者对石墨作为助发泡剂的应用也有研究。王国建，许乾慰等【中国专利，CN1394923，水性薄型膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法】采用丙烯酸乳液为主要成膜物质，加入可膨胀石墨作为助发泡剂来提高防火性能，可膨胀石墨提高了涂层的发泡率，发泡层可达原涂层的30～50倍，涂层厚度为3mm时，耐火极限为75min。可膨胀石墨可以提高涂料的防火性能和耐候性能，与阻燃剂协同效果良好，且具有发烟少的优点。张爱黎等【张爱黎等，超薄钢结构水性防火涂料的研制及耐火性能[J]，材料保护，2010，43（10）】利用环氧改性丙烯酸乳液和苯丙乳液为成膜物质，环氧提高涂膜的粘结能力，以钛白粉和可膨胀石墨为无机阻燃剂，涂层厚度为2.2mm时，耐火极限为90min。何晓明等【中国专利，CN101851457A，一种水性无卤无苯钢结构超薄膨胀型防火涂料及其制备方法】以环氧乳液为成膜物质，高聚合度聚磷酸铵、双季戊四醇和三聚氰胺为复合防火助剂，可膨胀石墨为辅助膨胀剂，膨胀倍率可达到20倍，涂层厚度为2mm时，耐火极限为90min。赵乘寿、张思清等【中国专利，CN101984007A，一种室温固化膨胀型防火涂料及其制备方法】以环氧树脂为成膜物质，石墨和珍珠岩为阻燃剂，得到的防火涂料与基材粘结性能好，产烟少。袁雪祥【中国专利，CN101955710A，水性纳米超薄型钢结构防火涂料及制备方法】研制的以丙烯酸酯乳液为成膜物质，添加纳米阻燃剂材料，当涂层厚度为2mm，耐火极限达120min。

现有专利、文献报道的水性钢结构防火涂料普遍存在以下问题：

1）加入可膨胀石墨作为发泡增强剂，其负面效果就是炭层强度下降，容易剥落，石墨的鳞片会有所掉落，这使得防火性能有所下降。

2）很少文献提到对其进行改性，存在问题是未表面修饰的可膨胀石墨由于范德华力的作用而聚集成团，不均匀的分散，在水中容易发生沉降，限制了其防火的应用。

3）同时，很少涉及钢结构的防腐问题，比如南方天气潮湿，雨水多，使得钢铁结构腐蚀加快，这使得防火涂料必须得有一定的防腐功能。防火涂料检测报告所给出的耐火极限是涂料涂装1～2个月后的检验结果，而火灾发生可能是在防火涂料涂覆后的若干年。如果发生火灾时，防火涂料不具备防腐功能使得钢结构已因腐蚀老化或其它原因而使其失去应有的防火性能，那后果将不堪设想。

发明内容

本发明的目的是针对上述提出的问题和不足进行改进，提出一种防火性能更优并具备防腐功能的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料。

本发明以水性环氧乳液、硅丙、丙烯酸酯复配乳液为主要成膜物质，加入高聚合度聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇组成的防火助剂体系，通过添加可膨胀石墨和晶须体系，提高炭层强度，改善石墨鳞片脱落。通过对可膨胀石墨进行亲水改性，提高其在乳液中的分散性及其与基料的结合力。通过添加防锈颜填料复合磷酸锌赋予涂层良好的防腐蚀性能。改性可膨胀石墨和晶须体系在涂层中的协效作用，使涂层具有更好的防火和防腐性能。

本发明所述的水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的具体配方设计如表1：

表1 水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的组份与质量份数