[发明专利]一种超薄防火水性涂料及其制备方法

说明书

本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种超薄防火水性涂料及其制备方法。该防火水性涂料在制备时加入组分A和组分B，组分A中包括气凝胶前驱体和无级粉体等，组分B作为结合剂。本发明以气凝胶前驱体为核心原材料，制备水性防火涂料，由于气凝胶材料具备纳米三维结构，可有效延长固体热传导路径、抑制气体对流传热、减少热辐射的特点，将其做成气凝胶防火涂料，具备传统材料不可比拟的隔热性能；本发明中防火水性涂料涂布在钢材上干燥后，具有较高的机械强度，实现了防火A1级别，另外，还具有较好的防水和低成本优势，为建筑、环保以及工业节能提供了一种新型材料。

技术领域

本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种超薄防火水性涂料及其制备方法。

背景技术

钢材不具备可燃性，但是钢材的导热系数大，常温导热系数达58.2W/m·K。遇火或遇热温度达到500℃左右时，钢材的弹性模量、屈服强度和极限强度将显著降低，应变急剧增大，致使其迅速扭曲变形，导致钢结构部分或全部塌陷破坏。实验表明，钢材具有耐热而不耐高温的特性，并随着温度的升高，钢材的强度会逐渐降低。如在火灾的作用下，钢结构构件温度达到350℃、500℃、600℃时，强度分别下降1/3、1/2和2/3。当温度一旦达到500℃以上，钢结构构件就会发生软化而导致建筑瞬时崩溃倒塌。而涂覆在钢结构表面的膨胀型防火涂料能够延长火灾中钢结构建筑的支撑时间，为人们赢得撤离火灾现场的时间。

钢结构防火涂料发展到现在，可用不同的方法来对其分类：从所用的分散体系进行分类，可分为水溶型和溶剂型；从防火形式进行分类，可分为膨胀型和非膨胀型；在应用范围上，进行分类分室外型和室内型；从厚度来分类，分为厚涂型、薄涂型和超薄型。目前常用的品种中厚涂型和薄涂型涂料大多是水溶型的，超薄型有水溶型和溶剂型两类。薄涂型和超薄型基本上都是膨胀型，厚涂型是非膨胀型的。

近年来，随着人们环保意识的不断增强，水性防火涂料受到了越来越多的关注。水性防火涂料以水做溶剂，因此价格较油性防火涂料低并且降低了对大气的污染；水性涂料仅采用少量或者不采用有机溶剂，改善了作业环境，同时，在降低污染、节省资源方面的效果也比较显著；水性涂料涂层附着力强，对材质表面的适应性也比较好；水性涂料施工涂装工具可用水清洗，从而减少清洗溶剂的消耗；水性防火涂料的展平性好，在内腔、焊缝、棱角、棱边等部位都能进行施工，具有很好的防护性。

水性防火涂料阻燃原理如下：(1)本身具有难燃性或不燃性。涂层遇火受热后，可以通过熔融、膨胀等物理变化以及聚合物等组分的分解和炭化等化学作用吸收大量热量，抵消一部分作用于物体的热，从而延缓基材的受热升温过程；(2)遇火受热分解出不可燃的惰性气体，冲淡被保护基材受热分解出的易燃气体和空气中的氧气，抑制燃烧；(3)遇热释放活性自由基。该活性自由基与有机自由基结合后能减缓或终止燃烧连锁反应；(4)遇热膨胀，形成隔热隔氧的膨胀炭层，封闭基材，从而阻止基材着火燃烧。

专利CN102675992B介绍了一种以苯丙乳液，聚磷酸铵，季戊四醇，三聚氰胺，钛白

粉，氢氧化铝，硼酸锌，氯化石蜡，防腐杀菌剂，分散剂，成膜助剂，纤维素醚，羟基硅油和水制备的膨胀型水性饰面防火涂料。在水中浸泡72小时，不开裂、不起泡、不脱落，耐火时间为40min。但是该防火涂料耐火时间较短，原因是火灾中产生的膨胀炭缺乏强度和耐久性。

另外，现有市场中的防火涂料在实际应用中，涂层厚度一般要20mm，涂层过厚会导致装饰性差和施工不方便的问题。

因此，如何制备涂层轻薄且耐火时间长的防火涂料是目前需要解决的技术问题。

发明内容