专利名称：一种防火涂料组合物以及防火钢铁材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防火涂料组合物以及包括由该防火涂料组合物形成的防火表层的防火钢铁材料。
背景技术：
现有钢结构防火涂料分为薄涂型钢结构防火涂料和厚涂型钢结构防火涂料。所述薄涂型钢结构防火涂料属膨胀型防火涂料，具有防火隔热性能好、涂层质量轻，还有一定的美观装饰作用，但是其价格昂贵，不适合大面积推广使用。厚涂型钢结构防火涂料属非膨胀型防火涂料主要由粘结剂、骨料和助剂组成，所述粘结剂为选自硅酸盐水泥、氢氧化镁、硅酸钾、铝质陶瓷粉料、凹凸棒粘土、煅烧菱镁土和无机高温粘结剂(例如，磷酸盐系无机高温粘结剂)中的至少一种，所述骨料为选自膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、矿棉和硅石灰中的至少一种组成，所述助剂为选自硼系氧化物、铵系氧化物、镁铝系氧化物以及它们氢氧化物中的一种或多种。厚涂型钢结构防火涂料相对于薄涂型钢结构防火涂料便宜，但是现有厚涂型钢结构防火涂料表面粗糙、色彩不好以及耐水性和耐候性较差，因此，不适合用于裸露钢梁的防火。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有的厚涂型钢结构防火涂料的上述缺陷，提供一种防火涂料组合物，该防火涂料组合物可以在钢铁材料上形成彩色的防火表层，且该防火表层具有良好的耐水性和耐候性。本发明的另一个目的是提供包括由本发明提供的所述防火涂料组合物形成的耐火表层的防火钢铁材料。本发明提供了一种防火涂料组合物，该涂料组合物含有彩砂和粘结剂，所述彩砂和粘结剂各自独立保存。本发明还提供了一种防火钢铁材料，其中，该防火钢铁材料包括钢铁材料主体、涂覆于所述钢铁材料主体上的防火基层以及涂覆于所述防火基层上的防火表层；所述防火表层是将防火涂料组合物中的粘结剂固化形成，所述防火涂料组合物为本发明提供的所述防火涂料组合物。根据本发明的所述防火钢铁材料，由于形成其防火表层的防火涂料组合物中含有彩砂，从而不仅使钢铁材料的表面比较细腻，而且还使钢铁材料的表面显现出各种色彩；而且，由于彩砂具有较强的耐火性，从而增强了包括由本发明提供的防火涂层组合物形成的防火表层的防火钢铁材料的防火隔热效果，延长了钢铁的耐火极限，具体的，耐火极限延长 0. 3-0. 6小时。另外，由于由本发明提供的所述防火涂料组合物形成的防火表层有良好的耐水性和耐候性，因此，根据本发明的所述防火钢铁材料能够用于室外环境中。
具体实施方式
根据本发明的所述防火涂料组合物含有彩砂和粘结剂，所述彩砂和粘结剂各自独立保存。其中，相对于100重量份的彩砂，粘结剂的含量可以为40-400重量份，为了获得更好的粘结效果，粘结剂的含量优选为100-200重量份。在本发明中，所述彩砂包括硅砂基材和包覆在硅砂基材表面的彩色树脂层，所述彩色树脂层由含有颜料剂和第一阻燃树脂的彩色涂料固化形成。在所述彩砂中，相对于100重量份的硅砂基材，所述彩色树脂层的含量可以为 0. 5-3. 5重量份，优选为0. 8-1. 8重量份。在优选情况下，在所述彩色树脂层中，所述颜料剂和第一阻燃树脂的重量比为 0.05-0.5 1。为了获得良好的阻燃性和美观度，所述颜料剂和第一阻燃树脂的重量比进一步优选为0.2-0. 3 1。在本发明中，所述硅砂基材没有特别的限制，可以为选自海砂、潮砂、河砂、风积砂、人工砂和再生砂中的一种或多种。所述硅砂基材的颗粒直径可以根据所需彩砂的颗粒直径适当地选择。在本发明中，所述颜料剂的种类没有特别的限定，例如可以为钛白、氧化锌、红色氧化铁、朱砂、群青、氧化钴、钛黄、铬黄、炭黑和酞菁蓝中的一种或多种。所述颜料剂的颜色也没有特别的限定，可以根据需要进行适当地选择。所述颜料剂例如可以使用大日精化化工有限公司的H190炭黑、大日精化化工有限公司的4920酞菁蓝等。在本发明中，所述第一阻燃树脂可以为选自聚酯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、过氯乙烯树脂、氯醋共聚树脂和环氧树脂中的一种或多种，最优选为环氧树脂。在优选情况下，所述第一阻燃树脂的重均分子量为100-20000，更优选为重均分子量为300-10000的环氧树脂。在该优选情况下，由该防火涂料组合物形成的防火表层具有更好的耐火性、耐水性和耐候性。在本发明中，所述彩砂中还可以含有固化剂，且所述固化剂与所述第一阻燃树脂的重量比可以为1-20 100，优选为5-18 100。所述固化剂可以为甲苯磺酸、硫酸乙酯、 磷酸、胺类固化剂和酸酐类固化剂中的至少一种。在优选情况下，所述固化剂为选自双氰胺、己二酸二酰胼、酸酐、多元酚、聚硫醇、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、脂肪族多胺、脂环族多胺、聚酰胺、改性芳胺、咪唑和三氟化硼络合物中的一种或多种。在所述第一阻燃树脂为环氧树脂的情况下，所述固化剂最优选为脂肪族多胺、脂环族多胺和聚酰胺中的至少一种，所述脂肪族多胺例如可以为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和二乙烯丙二胺中的一种或多种；所述脂环族多胺例如可以为孟烷二胺、异佛尔酮二胺和双(4-氨基环己基)甲烷中的一种或多种。在本发明中，所述粘结剂可以为能够粘结所述彩砂的各种常规粘结剂。然而，为了进一步提高由所述防火涂料组合物形成的防火表层的耐火性和耐候性，所述粘结剂优选为含有第二阻燃树脂和膨胀阻燃剂的粘结剂。进一步优选情况下，相对于100重量份的所述粘结剂，所述第二阻燃树脂的含量为60-99重量份，所述膨胀阻燃材料的含量为1-40重量份。在本发明中，所述第二阻燃树脂选自聚酯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、过氯乙烯树脂、氯醋共聚树脂和环氧树脂中的一种或多种，最优选为环氧树脂。在本发明中，所述环氧树脂的重均分子量通常可以为300-10000，优选为500-800。环氧树脂的环氧值通常可以为0. 3-0. 6eq/100g，例如可以使用北京仁创合力化工科技有限公司的环氧树脂E44、环氧值为 0. 41-0. 47eq/100g，环氧树脂 E51、环氧值为 0. 48-0. 54eq/100g。在本发明中，所述膨胀阻燃剂优选为选自聚磷酸铵、可膨胀石墨和氢氧化铝中的一种或多种。在本发明中，所述粘结剂中还可以含有固化剂，相对于100重量份的所述粘结剂， 所述固化剂的含量可以为1-20重量份，优选为5-18重量份。所述固化剂可以为甲苯磺酸、 硫酸乙酯、磷酸、胺类固化剂和酸酐类固化剂中的至少一种。在优选情况下，所述固化剂为选自双氰胺、己二酸二酰胼、酸酐、多元酚、聚硫醇、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、脂肪族多胺、 脂环族多胺、聚酰胺、改性芳胺、咪唑和三氟化硼络合物中的一种或多种。在所述粘结剂为含有第二阻燃树脂和膨胀阻燃剂的粘结剂，且所述第二阻燃树脂为环氧树脂的情况下，所述固化剂最优选为脂肪族多胺、脂环族多胺和聚酰胺中的至少一种，所述脂肪族多胺例如可以为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和二乙烯丙二胺中的一种或多种；所述脂环族多胺例如可以为孟烷二胺、异佛尔酮二胺和双(4-氨基环己基)甲烷中的一种或多种。在本发明中，所述彩砂的颗粒直径没有特别的限定，但是为了由本发明的所述防火涂料组合物形成的防火层的更加细腻，所述彩砂的颗粒直径优选为0. 05-0. 5mm。本发明还提供了一种防火钢铁材料，其中，该防火钢铁材料包括钢铁材料主体、涂覆于所述钢铁材料主体上的防火基层以及涂覆于所述防火基层上的防火表层；所述防火表层是将防火涂料组合物中的粘结剂固化形成的，所述防火涂料组合物为本发明提供的所述防火涂料组合物。在本发明中，所述防火基层的厚度可以为l-8mm，所述防火表层的厚度可以为 0. I-Imm0为了方便施工、提高美观度的同时还使防火钢铁材料具有阻燃性，优选情况下，所述防火基层的厚度为2-5mm，所述防火表层的厚度为0. 2-0. 5。根据本发明提供的所述防火钢铁材料，所述防火基层是通过将骨料、粘结剂和助剂进行混合和固化而形成。用于形成所述防火基层的粘结剂与用于形成所述防火表层的粘结剂的种类不同，通常，用于形成所述防火基层的粘结剂可以为选自硅酸盐水泥、氢氧化镁、硅酸钾、铝质陶瓷粉料、凹凸棒粘土、煅烧菱镁土或无机高温粘结剂(例如磷酸盐系无机高温粘结剂)中的至少一种，优选为硅酸盐水泥、氢氧化镁或铝质陶瓷粉料。根据本发明提供的所述防火钢铁材料，用于形成所述防火基层的骨料可以为选自膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、矿棉和硅石灰中的至少一种，优选为膨胀蛭石、膨胀珍珠岩或矿棉。 所述骨料的粒径为0. 005-2mm，优选为0. 1-lmm。根据本发明提供的所述防火钢铁材料，为了提高阻燃效果，用于形成所述防火基层的助剂优选为选自氢氧化铝、氢氧化镁和三氧化二锑中的至少一种，更优选为氢氧化铝。根据本发明提供的所述防火钢铁材料，在形成所述防火基层的过程中，相对于1 重量份的所述骨料，所述粘结剂的用量为0.1-10重量份，所述助剂的用量为0.01-0. 1重量份；优选情况下，相对于1重量份的骨料，所述粘结剂的用量为0. 5-5重量份，所述助剂的用量为0. 04-0. 08重量份。根据本发明提供的所述防火钢铁材料，形成所述防火基层的过程中的固化条件可以包括固化温度为15-40°C，固化时间为180-300min ；形成所述防火表层的过程中的固化条件可以包括固化温度为60-80°C，固化时间为500-1000min。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例1本实施例用于说明本发明的所述防火涂料组合物以及防火钢铁材料。将IOOkg的硅砂加入到马弗炉中，在700°C下焙烧30min，然后将焙烧后的硅砂转移至混砂机中，在120r/min的搅拌速度下，冷却至160°C时，加入0. 4kg的环氧树脂(购自北京仁创合力化工科技有限公司，E51，重均分子量为800)、0. Ikg的酞菁蓝(购自大日精化化工有限公司，4920型)，继续搅拌，温度降至130°C时，向混合物中添加0. Ikg的六亚甲基四胺，搅拌60s，即得彩砂。将IOOkg的膨胀蛭石(购自灵寿县亚通矿物粉体厂，平均颗粒直径为1mm)、80kg 的硅酸盐水泥(购自唐山六九水泥有限公司，颗粒直径为0. 01-0. 05 μ m)和401g的水混合均勻后，加入5kg的氢氧化铝混合均勻得到第一混合物，将第一混合物喷涂在钢铁材料的表面上，在25°C下放置200min形成防火基层。将上述制备的IOOkg的彩砂、40kg的环氧树脂(购自北京仁创合力化工科技有限公司，E51，重均分子量为800)、10kg的聚磷酸铵(购自什邡市长丰化工有限公司)和IOkg的六亚甲基四胺混合均勻得到第二混合物，将第二混合物喷涂在防火基层表面，在70°C下放置SOOmin形成防火表层，得到防火钢铁材料。对比例1将IOOkg的膨胀蛭石(购自灵寿县亚通矿物粉体厂，平均颗粒直径为1mm)、80kg 的硅酸盐水泥(购自唐山六九水泥有限公司，颗粒直径为0. 01-0. 05 μ m)和401g的水混合均勻后，加入5kg的氢氧化铝混合均勻得到第一混合物，将第一混合物喷涂在钢铁材料的表面上，在25°C下放置200min形成防火基层，得到防火钢铁材料。实施例2本实施例用于说明本发明的所述防火涂料组合物以及防火钢铁材料。将IOOkg的硅砂加入到马弗炉中，在700°C下焙烧30min，然后将焙烧后的硅砂转移至混砂机中，在120r/min的搅拌速度下，冷却至160°C时，加入2. 4kg的环氧树脂(购自北京仁创合力化工科技有限公司，E44，重均分子量为3000)、0. ^g的炭黑(购自大日精化化工有限公司、H190)，继续搅拌，温度降至130°C时，向混合物中添加0. 6kg的六亚甲基四胺，搅拌120s，即得彩砂。将IOOkg的膨胀珍珠岩(购自信阳工业城鑫源膨润土厂，平均颗粒直径为0. 5mm)、 50kg的氢氧化镁(购自泰兴化工有限公司，平均颗粒直径为0. 05mm)和IOkg的水混合均勻后，加入5kg的氢氧化铝混合均勻得到第一混合物，将第一混合物喷涂在钢铁材料表面，在 15°C下放置300min形成防火基层。将上述制备的IOOkg的彩砂、320kg的环氧树脂(购自北京仁创合力化工科技有限公司，E44，重均分子量为3000) ,30kg的聚磷酸铵(购自什邡市长丰化工有限公司)和80kg的六亚甲基四胺混合均勻得到第二混合物，将第二混合物喷涂在防火基层表面，在60°C下放置SOOmin形成防火表层，得到防火钢铁材料。实施例3本实施例用于说明本发明的所述防火涂料组合物以及防火钢铁材料。将IOOkg的硅砂加入到马弗炉中，在700°C下焙烧30min，然后将焙烧后的硅砂转移至混砂机中，在120r/min的搅拌速度下，冷却至160°C时，加入1. 2kg的过氯乙烯树脂 (购自深圳吉田化工有限公司，重均分子量为1000)、0. 3kg的炭黑(购自大日精化化工有限公司，H190)，继续搅拌80s，即得彩砂。将20kg的矿棉(购自雅华矿棉厂，平均颗粒直径为0. lmm) UOOkg的铝质陶瓷粉料(购自宜兴市丰瑞瓷业有限公司，平均颗粒直径为0.01mm)和20kg的水混合均勻后， 加入5kg的三氧化二锑混合均勻得到第一混合物，将第一混合物喷涂在钢铁材料表面，在 40°C下放置ISOmin形成防火基层。将上述制备的IOOkg的彩砂、80kg的过氯乙烯树脂(购自深圳吉田化工有限公司，重均分子量为1000)、10kg的聚磷酸铵(购自什邡市长丰化工有限公司)和80kg的六亚甲基四胺混合均勻得到第二混合物，将第二混合物喷涂在防火基层表面，在20°C下放置IOOOmin形成防火表层，得到防火钢铁材料。测试例(1)检测彩砂的颗粒直径采用数码体式显微镜(源自北京华旗资讯数码科技有限公司，型号DLC300)测定实施例1-3中制备的彩砂的颗粒直径。(2)检测防火钢铁材料的防火基层的厚度和防护表层的厚度将实施例1-3和对比例1中制备的防火钢铁材料切断，通过游标卡尺测定剖面的防火基层的厚度和防火表层的厚度。(3)检测防火钢铁材料的耐火性根据GB14907-2002的方法检测实施例1_3和对比例1中制备的防火钢铁材料的耐火时间。(4)检测防火钢铁材料的耐水性根据GB14907-2002的方法检测实施例1_3和对比例1中制备的防火钢铁材料的耐水性。(5)检测防火钢铁材料的耐候性根据GB/T16422. 2的方法检测实施例1_3和对比例1中制备的防火钢铁材料的耐候性。以上检测的结果如下表1所示。表 权利要求
1.一种防火涂料组合物，其特征在于，该涂料组合物含有彩砂和粘结剂，所述彩砂和粘结剂各自独立保存。
2.根据权利要求1所述的防火涂料组合物，其中，相对于100重量份的彩砂，粘结剂的含量为40-400重量份。
3.根据权利要求1或2所述的防火涂料组合物，其中，所述彩砂含有硅砂基材和包覆在硅砂基材表面的彩色树脂层，所述彩色树脂层由含有颜料剂和第一阻燃树脂的彩色涂料固化形成。
4.根据权利要求3所述的防火涂料组合物，其中，相对于100重量份的硅砂基材，彩色树脂层的含量为0. 5-3. 5重量份。
5.根据权利要求3所述的防火涂料组合物，其中，颜料剂和第一阻燃树脂的重量比为 0. 05-0. 5:1。
6.根据权利要求3所述的防火涂料组合物，其中，所述第一阻燃树脂选自聚酯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、过氯乙烯树脂、氯醋共聚树脂和环氧树脂中的一种或多种；所述颜料剂选自钛白、氧化锌、红色氧化铁、朱砂、群青、氧化钴、钛黄、铬黄、炭黑和酞菁蓝中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的防火涂料组合物，其中，所述第一阻燃树脂的重均分子量为 100-20000。
8.根据权利要求1-3中的任意一项所述的防火涂料组合物，其中，所述彩砂的粒径为 0. 05-0. 5mm。
9.根据权利要求1所述的防火涂料组合物，其中，所述粘结剂含有第二阻燃树脂和膨胀阻燃剂，相对于100重量份的所述粘结剂，所述第二阻燃树脂的含量为60-99重量份，所述膨胀阻燃材料的含量为1-40重量份。
10.根据权利要求9所述的防火涂料组合物，其中，所述第二阻燃树脂选自聚酯树脂、 聚氨酯树脂、酚醛树脂、过氯乙烯树脂、氯醋共聚树脂和环氧树脂中的一种或多种；所述膨胀阻燃剂选自聚磷酸铵、可膨胀石墨和氢氧化铝中的一种或多种。
11.一种防火钢铁材料，其特征在于，该防火钢铁材料包括钢铁材料主体、涂覆于所述钢铁材料主体上的防火基层以及涂覆于所述防火基层上的防火表层；所述防火表层是将防火涂料组合物中的粘结剂固化形成的，所述防火涂料组合物为权利要求1-10中的任意一项所述防火涂料组合物。
12.根据权利要求11所述的防火钢铁材料，其中，所述防火基层的厚度为l-8mm，所述防火表层的厚度为0. 1-lmm。
全文摘要
本发明提供了一种防火涂料组合物，该涂料组合物含有彩砂和粘结剂，所述彩砂和粘结剂各自独立保存。本发明还提供了一种防火钢铁材料，该防火钢铁材料包括钢铁材料主体、涂覆于所述钢铁材料主体上的防火基层、以及涂覆于所述防火基层上的防火表层；所述防火表层是将防火涂料组合物中的粘结剂固化形成，所述防火涂料组合物为本发明提供的所述防火涂料组合物。根据本发明的所述防火钢铁材料的表面比较细腻，且具有较好的耐火性、耐水性和耐候性。
文档编号C04B26/00GK102485684SQ201010577630
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者王欢, 秦升益, 贾屹海 申请人:北京仁创科技集团有限公司