[发明专利]一种自交联钢结构防火涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于防火涂料技术领域，具体来说，涉及到一种自交联钢结构防火涂料及其制备方法。

背景技术

在火灾发生的10min内，火场温度可达到700℃左右，因此当钢材局部或表面遭受火灾作用时，热量可在钢材内部迅速传递，将引起整个结构或构件温度急剧升高，致使结构强度降低或完全丧失承载能力。在火灾作用下，由于温度升高，原子动能增大，原子离开平衡点形成的空位增多，削弱了原子间的结合力；另一方面，在载荷作用下，空位容易形成应力集中，因此在火灾和载荷的共同作用下，钢材首先从空位处开始破坏，并逐渐向周围扩展由局部到整体破坏所需时间很短，因此耐火极限很低。

钢结构防火涂料有两大类，非膨胀型钢结构防火涂料和膨胀型防火涂料。非膨胀型钢结构防火涂料一般靠添加无机耐火材料来起到防火隔热效果进行防火，但由于防火效果不理想已被逐渐淘汰。而膨胀型钢结构防火涂料由于防火性能较好被广泛应用，按照涂料形态可以分为水型、油型和粉末型三类，由于油性涂料溶剂挥发易污染环境因此用量在逐渐减少，而应用最广泛的水性薄涂型钢结构防火涂料，以水为溶剂减少了溶剂挥发的污染。现有的薄涂膨胀型钢结构防火涂料以聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇和部分无机材料组成，成膜物质主要采用水性聚合物乳液(苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液、乙丙乳液、氯丙乳液等)，制备工艺为将水性聚合物乳液与防火材料、助剂、颜料、填料等高速分散、研磨、调粘度而成。通过对市场上现有水性薄涂型钢结构防火涂料耐火性能大量试验，发现涂层在经过高温膨胀后容易裂纹和脱落，对隔热耐火不利。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种致密性能与耐火性能佳，且高温膨胀效果好的自交联钢结构防火涂料及其制备方法。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料，按质量份计算，所述防火涂料包括12-28份的水性自交联丙烯酸乳液、1-5份的颜料、39-62份的防火助剂、7-17份的耐火填料、0.1-0.5份的增稠剂、0.1-0.4份的成膜助剂和10-18份的去离子水；所述防火助剂包括脱水剂聚磷酸铵、三聚氰胺、炭剂季戊四醇和膨胀石墨；所述增稠剂为纤维素。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料，按质量份计算，所述防火助剂包括17-28份的聚磷酸铵、13-20份的三聚氰胺、8-18份的季戊四醇和1-6份的80目的能膨胀200倍以上的膨胀石墨；所述颜料为1-5份的钛白粉；所述耐火填料为2-7份的高铝耐火泥和5-10份的陶瓷纤维。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述水性自交联丙烯酸乳液的固体含量为45％-50％，在常温下水分蒸发过程中进行自交联固化。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述高铝耐火泥中Al₂O₃含量55％-85％，细度为200目-400目。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述季戊四醇为单季戊四醇、双季戊四醇或三季戊四醇中的任一种。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述聚磷酸铵为聚合度大于1000的Ⅱ型聚磷酸铵。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述纤维素采用甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的任意一种。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料，所述成膜助剂采用二乙二醇单丁醚。

本发明所述的一种自交联钢结构防火涂料的制备方法，所述方法具体为：按原料配比称取各组分，开动分散机依次添加水性自交联丙烯酸乳液、去离子水、聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、膨胀石墨、钛白粉和高铝耐火泥，然后进行高速分散15min，再加入陶瓷纤维、成膜助剂和纤维素增稠剂继续高速分散10min，调节粘度后接着进行研磨，得防火涂料。

与现有技术相比，本发明所述的自交联钢结构防火涂料及其制备方法如下的优点：

1)、采用水性自交联丙烯酸乳液作为薄型膨胀型钢结构防火涂料基质树脂，具有良好的力学性能，耐水性、耐洗涤性，优良的附着力，耐冲击性和柔韧性，卓越的耐候性和保色保光性，施工简便，涂层干燥迅速，突出的耐热性能。水性自交联丙烯酸乳液优异的耐候性、耐热性能可以满足钢结构膨胀型防火涂料基质的要求，还可满足烃类着火时快速升温的要求，耐火极限可达120min(涂层干膜厚度2.4mm)以上。