[发明专利]一种硅基超薄防火涂层材料及制备方法

说明书

本发明提出一种硅基超薄防火涂层材料及制备方法，属于防火涂料技术领域，能够解决现有钢结构用防火涂料耐热性差、受热时释放有害气体的缺点。该硅基超薄防火涂层材料包含的原料组分及重量分数为：聚二甲基硅氧烷40‑50％；四烷氧基硅烷0‑3％，甲基三烷氧基硅烷2‑5％，氨丙基三乙氧基硅烷0.5‑2％，催化剂0.1‑0.5％，膨胀型石墨5‑30％，其它助剂1‑5％及适量溶剂。本发明所提供的硅基超薄防火涂层材料自身耐热性好，受热时体积膨胀大，具有优异的防火隔热性能，与钢结构具有良好的粘结性能，且该防火涂层材料的制备工艺简单，成本低廉，具有良好的经济价值。

技术领域

本发明涉及防火涂料技术领域，特别涉及一种钢结构用硅基超薄防火涂层材料及制备方法。

背景技术

钢结构建筑强度高、抗震性好，且设计灵活、施工方便，因此应用广泛。但也存在耐火极限低且易于生锈腐蚀等明显缺陷，尤其是在火场或温度高于500℃的条件下，钢结构的力学性能急剧下降，引起钢结构的破坏，造成人员伤亡及经济损失，因此在使用之前必须对钢结构进行涂装保护。

根据防火机理的不同，防火涂料可分为非膨胀型和膨胀型两种，非膨胀型防火涂料主要由不燃性基料、无机填料和阻燃剂等组分组成高温情况下通过一系列的物化反应吸收热量，材料熔融后在表面形成无机釉状保护层，隔绝空气与基材，起到保护作用，通常需要较厚的涂层(参见李博等，《化工新型材料》，2018，46：227)。膨胀型防火涂料通过在温度升高时发生的碳化反应、分解的难燃气体以及形成的蜂窝状碳材料，发挥隔热和隔质的作用，从而起到防火效果(参见杨志国，《当代化工》，2017,46：1923)。相比之下，由于膨胀型防火涂料可做成薄型和超薄型防火涂层，且施工方便，与基材的粘结性能较好，应用更为广泛。尤其是含有磷(聚磷酸铵)-碳(季戊四醇)-氮(三聚氰胺)组分的有机膨胀型防火涂料，广泛应用于室内外各种钢结构建筑(参见赵潘宇等，《涂层与防护》，2018,39：44)。

但是，这种有机膨胀型防火涂料也有其缺点(参见Gardelle B.等，《聚合物降解与稳定性》，2013,98:1052)：包括(1)防火涂料中的有机组分受热分解时常常会放热，类似于燃烧，降低了体系的热绝缘值；(2)形成的碳质蜂窝砖结构常常缺少结构的完整性，涂层难以禁受火焰冲击产生的机械应力，导致从金属表面脱落；(3)有机涂层释放的有机气体通常是有毒的，尤其在封闭的火灾环境中危害更大。因此，许多研究致力于在满足防火效果的基础上来改善这些缺点，提高其环境友好性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种钢结构用防火涂层材料及制备方法，依据该方法制备的硅基超薄防火涂层材料具有受热时膨胀速度快、体积膨胀倍数大的特点，具有良好的防火、阻燃、隔热效果，且在受热过程中没有毒性其他释放。

本发明提供了一种硅基超薄防火涂层材料及制备方法，其特征在于，包扩如下重量分数的组分：

聚二甲基硅氧烷：40-50％；

四烷氧基硅烷：0-3％；

甲基三烷氧基硅烷：2-5％；

氨丙基三乙氧基硅烷：0.5-2％；

催化剂：0.1-0.5％；

膨胀型石墨：5-30％；

其它助剂：1-5％；

溶剂：余量；

优选的，聚二甲基硅氧烷为端羟基聚二甲基硅氧烷，粘度在5000-20000cS之间。

可选的，四烷氧基硅烷为正硅酸甲酯和正硅酸乙酯中的至少一种。

可选的，甲基三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷和甲基四烷氧基硅烷中的至少一种。

可选的，催化剂为聚钛酸丁酯或二月桂酸二丁基锡中的至少一种。