[发明专利]一种薄型干粉钢结构防火涂料

说明书

技术领域

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种薄型干粉钢结构防火涂料。

背景技术

随着大中型城市的建设发展，钢结构已经成为很重要的一个建筑应用材料，并应用于标准厂房、大型体育场馆、机场、桥梁、立体车库以及核建筑物中。但钢材的临界温度为540℃，耐火性能且远不如砖混结构，达到这一温度，它的承载能力将降低一半左右。一般的火灾中，15min左右即可达到这一温度，从而导致建筑物的坍塌。这一特性决定了钢结构建筑物必须采取相应的防火措施，通常会在钢结构表面涂刷防火涂料以保证其耐火性能。此外，用于核建筑物，如核电站时，还希望上述防火涂料同时具备防辐射的功能，这样可以避免使用铅板，既减少成本，又可减少中毒的发生。

现有技术中，一般使用乳液涂料来制备防火涂料，其基本是采用纯有机物制备得到，故抗紫外线能力差，耐候性差，其经紫外线照射后易龟裂、易褪色、易花花。此外，因为钢结构与有机材料的性质不同，热胀冷缩情况不相同，因而导致涂料面或漆面开裂、脱落等现象。再有，各种乳液涂料均含有乙二醇(防冻剂)、氨水(pH值调节剂)等化学物质，这些物质在施工过程中会产生挥发性有机化合物(VOC)和甲醛等有害气体，环保性能差会给人们的身心健康带来不良影响。此外，防火涂料还应当具备很好的耐磨性，以防止外力作用，导致涂层的破裂。

因此，非常需要通过配方的改进，提供一种耐火强、耐候性好、耐磨性强、具有防辐射性能且绿色环保的薄型干粉钢结构防火涂料。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种薄型干粉钢结构防火涂料，按重量比例计，包括以下成分：

白水泥30份

钛白粉1-10份

煅烧高岭土1-20份

碳酸钙1-20份

聚二甲基硅氧烷1-10份

聚合物改性氧化石墨烯5-10份

磺化聚苯并咪唑改性介孔硅5-10份

KH-5602-10份

风积沙0-0.1份；

所述聚合物改性氧化石墨烯由以下方法制备而成：

（1）NTDA封端聚吡咙预聚物的合成

在100mL干燥的三颈瓶中，依次加入10mmol的3, 3’-二氨基联苯胺DAB、11mmol 的1，4，5，8 -萘四甲酸酐NTDA、22 mmol苯甲酸、3mL异喹啉以及40mL m-cresol，通氮气保护并磁力搅拌；2h后，升温85℃反应6h，190° C反应21h，反应结束后降温至70℃并迅速倒入150mL甲醇中，得到大量固体沉淀；用甲醇反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，160℃干燥20 h待用；

(2) 氨基封端磺化聚酰亚胺预聚物的合成

在100mL干燥的三颈瓶中，依次加入1.6 mmol 2，2’-双(4-磺酸基苯氧基)联苯二胺、12.5 mL m-creso1和0.8 mL三乙胺，通氮气保护并磁力搅拌；待2，2’-双(4-磺酸基苯氧基)联苯二胺完全溶解后，再依次加入1.5 mmol 3,4,9,10-苝四羧酸酐，3.0mmol苯甲酸以及0.6mL异喹啉；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h, 180℃反应20h；反应结束后，降至室温，待进行下一步反应；

(3)嵌段共聚反应

往步骤(2)的反应溶液中直接加入0.095 mmol步骤(1)得到的NTDA封端聚吡咙预聚物和4mL m-Creso1，通氮气并室温搅拌1h后，升温180℃ 反应20h；反应结束后降温至80℃并迅速倒入150mL甲醇中，得到大量丝状产物；用甲醇反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，130℃干燥10h得到氨基封端嵌段共聚物；

（4）在200mL的烧杯中加入上述氨基封端嵌段共聚物3g，二甲基亚砜150mL，在80℃搅拌溶解后，加入KH-560 5g、氧化石墨烯10g并升温至80℃搅拌混合2小时；然后将混合物倒入去离子水中，并过滤，将滤饼在120℃真空干燥4小时得到聚合物改性氧化石墨烯；

所述磺化聚苯并咪唑改性介孔硅的制备方法为：

将0.1摩尔3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.05摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.04摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤，于120℃下真空干燥，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑预聚物；