本发明涉及涂料制造领域,具体涉及一种防火涂料。
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:当火场温度超过540℃时,钢材的力学性能会急剧降低,裸露钢结构的耐火极限只有15分钟,对钢结构采取适宜的防护措施延长耐火极限是十分必要的。防护措施的原理为隔绝热量。常用的保护措施有以下几种:对高层建筑的钢结构包覆混凝土;钢结构表面缠绕防火纤维织物或者粘贴防火隔板;在钢结构表面涂刷防火涂料。包覆混凝土、缠绕防火纤维织物和粘贴防火隔板,都会增加钢结构的自重、影响钢结构的外观、降低了钢结构的承重负荷。钢结构以其较高的强度、优良的韧性和抗震性,受到建筑行业的青睐,在钢结构表面涂覆防火涂料是提高钢结构耐火性能最好的方法之一,防火涂料具有涂层薄、用量少的特点,同时具有较好的膨胀防火隔热效果。防火涂料的主要成分有基体树脂、阻燃膨胀体系、填料、助剂,各成分之间以及膨胀阻燃体系内各组分之间协同一致作用,才会形成较好的膨胀炭层,达到隔热防火的目的。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种防火涂料,以解决上述
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中提到的问题。为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种防火涂料,其原料组成包含丙烯酸酯类树脂、丁酮、无机填料和阻燃混合物,所述的阻燃混合物由聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺组成;所述的无机填料为TiO2与可膨胀石墨中的任意一种。防火涂料中起主要作用的就是由聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺组成组成的阻燃混合物,钢结构受热时聚磷酸铵分解释放出磷酸和偏磷酸,无机酸会与季戊四醇上的羟基反应脱水形成磷酸季戊四醇酯,此时体系熔融变软,在三聚氰胺释放出的大量NH3气体的作用下,体系膨胀并形成多孔的炭层,涂料中的无机填料分散在膨胀炭层里,对炭骨架起到支撑的作用,提高了炭层的强度。阻燃混合物是防火涂料的重要组成部分,它们赋予涂料膨胀性能和隔热防火性能。优选的,所述的丙烯酸酯类树脂与阻燃混合物的重量比为1:2。丙烯酸酯类树脂与阻燃混合物不同配比具有不同粘度,丙烯酸酯类树脂与阻燃混合物的重量比>1:2时,由于体系粘度的降低而导致涂层发生垂流,膨胀倍率迅速下降;当树脂:丙烯酸酯类树脂与阻燃混合物的重量比<1:2时,过量的阻燃剂的存在增大了涂料粘度,不易发泡,膨胀倍率以及耐火极限会有所下降。丙烯酸酯类树脂与阻燃混合物的重量比为1:2时,最有利于提高体系膨胀倍率。进一步优选的,所述的阻燃混合物各组分的重量百分比如下:聚磷酸铵55.6%;季戊四醇22.2%;三聚氰胺22.2%。此时涂料的耐火极限最高,最有利于提高体系膨胀倍率。优选的,所述的聚磷酸铵与季戊四醇的重量比为3:1。聚磷酸铵与季戊四醇混合物在180℃时发生协效反应,生成磷酸酯,比聚磷酸铵与季戊四醇各自的热分解温度低,磷酸酯在320摄氏度后继续脱水环化,形成的产物具有泡孔结构,600摄氏度以后环状结构进一步形成石墨状炭层结构;当聚磷酸铵与季戊四醇的重量比为3:1时,协效作用最大、800摄氏度时剩余的碳量越多,越有利于隔热。优选的,每100重量等分的丙烯酸酯类树脂内添加有2重量等分有机硅树脂。明使用有机硅树脂对丙烯酸树脂改性,由于其主链上含有较多的有机憎水基团,当树脂中添加2%的有机硅树脂时,可以提高涂料的耐酸碱性。当丙烯酸酯类树脂的玻璃化温度较高时,随着温度升高,丙烯酸酯类树脂没有完全熔融,涂层中的磷酸脱除季戊四醇中的羟基形成的酯在三聚氰胺分解释放气体的作用下无法很好的发泡膨胀;当丙烯酸酯类树脂的玻璃化温度较低时,在涂层中磷酸脱除季戊四醇中的羟基形成的酯之前树脂已经熔融变软,导致涂层垂流,膨胀不均匀,不能较好的隔绝热量。优选的,选用玻璃化温度在于65℃~80℃之间的丙烯酸酯类树脂品种。可以保证体系良好膨胀且隔热性能良好。优选的,所述的无机填料选用TiO2,所述的TiO2占丙烯酸酯类树脂与阻燃混合物总重的3.1%~12%。。高温时TiO2可以与聚磷酸铵反应生成白色的无机盐焦磷酸钛,并分布在膨胀炭层的表面,起到保护内部碳质层的作用,当TiO2达到或超过丙烯酸酯类树脂与阻燃混合物总重的3.1%时,可以显著提高碳层的强度;TiO2的含量对涂料耐火极限影响较大,随着TiO2添加量的增加,涂料的耐火极限先有所上升,然后又快速下降,这是因为添加适量的TiO2后,APP与TiO2会形成焦磷酸钛等无机盐,提高了膨胀炭层的骨架强度,而且也会提高膨胀炭层与基材的附着力。但是添加过量的TiO2会使涂层熔融时的粘度变大,从而削弱了炭层膨胀的能力。当TiO2超过丙烯酸酯类树脂与阻燃混合物总重的12%时,炭层膨胀的能力急速下降。优选的,所述的无机填料选用可膨胀石墨,所述的可膨胀石墨占涂料总重的0.5%~1.0%。将可膨胀石墨用于膨胀型防火涂料中正是利用了可以快速膨胀的特性,即可膨胀石墨在防火涂料中起到物理膨胀剂的作用,此外可膨胀石墨受热膨胀后会形成蠕虫状的产物,分散在膨胀炭层间,能够提高炭层的整体强度。当可膨胀石墨的添加量小于1.0%时,膨胀炭层的导热率迅速增加,这就是因为可膨胀石墨膨胀后自身具有较高的导热能力,从而提升了膨胀炭层的导热系数。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1:一种防火涂料,其配制及性能检测步骤如下:(1)首先在丁酮内放入聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺,机械搅拌30分钟制得浆料A;(2)在浆料A内放入无机填料,机械搅拌30分钟制得浆料B;(3)在浆料B内放入丙烯酸酯类树脂机械搅拌并分散60分钟制得目标涂料。(4)将配制好的防火涂料逐层的刮涂在试片表面,每次间隔3h,直至涂层膜厚度到达1.0mm;(5)室温条件下养护七天后测试。(6)测试项目:a)采用GB14907.2002中规定钢结构防火涂料的测试方法测量涂料的耐火极限;b)膨胀倍率=(测试后膜厚-测试前膜厚)/测试前膜厚*100%;上述的目标涂料共制作6组,6组涂料之间的唯一差别在于聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺的总重量与丙烯酸酯类树脂的重量比分别为6:1、3:1、2:1、1.5:1、1.2:1、1:1。对上述六组涂料的检测结果见表1.表1涂料检测结果1由表1可见,同等条件下,实验编号为3的涂料为最佳方案。具有最好的耐火极限以及最优的膨胀倍率。实施例2:一种防火涂料,其配制及性能检测步骤如下:(1)首先在丁酮内放入聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺,机械搅拌30分钟制得浆料A;(2)在浆料A内放入无机填料,机械搅拌30分钟制得浆料B;(3)在浆料B内放入丙烯酸酯类树脂机械搅拌并分散60分钟制得目标涂料。(4)将配制好的防火涂料逐层的刮涂在试片表面,每次间隔3h,直至涂层膜厚度到达1.0mm;(5)室温条件下养护七天后测试。(6)测试项目:碳层残留率=测试后的膜重/测试前膜重*100%;上述的目标涂料共制作6组,6组涂料之间的唯一差别在于聚磷酸铵与季戊四醇的重量比分别为5:1、4:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1。对上述六组涂料的检测结果见表2.表2涂料检测结果2编号聚磷酸铵/季戊四醇碳层残留率残炭形貌15/120.7%膨胀均匀24/122.0%膨胀均匀33/129.0%膨胀均匀4223.1%膨胀均匀51.5/118.4%膨胀不均匀,有裂纹61/114.4%膨胀不均匀,裂纹较多由表2可见,同等条件下,实验编号为3的涂料为最佳方案。具有最大的碳层残留。实施例3:一种防火涂料,其配制及性能检测步骤如下:(1)首先在丁酮内放入聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺,机械搅拌30分钟制得浆料A;(2)在浆料A内放入无机填料,机械搅拌30分钟制得浆料B;(3)在浆料B内放入丙烯酸酯类树脂机械搅拌并分散60分钟制得目标涂料。(4)将配制好的防火涂料逐层的刮涂在试片表面,每次间隔3h,直至涂层膜厚度到达1.0mm;(5)室温条件下养护七天后测试。(6)测试项目:a)采用GB14907.2002中规定钢结构防火涂料的测试方法测量涂料的耐火极限;b)膨胀倍率=(测试后膜厚-测试前膜厚)/测试前膜厚*100%;保持聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺三组分总质量和三聚氰胺在三组分中的用量不变。,改变三组分中聚磷酸铵与季戊四醇的用量比例,上述的目标涂料共制作7组。除了聚磷酸铵与季戊四醇的用量比例有差异外,7组涂料其他各组分一致,各组分的用量以及检测结果如下表3所示。表3涂料检测结果3由表3可见,同等条件下,实验编号为4的涂料为最佳方案。具有最大的耐火度和最优的膨胀倍率。实施例4:一种防火涂料,其配制及性能检测步骤如下:(1)首先在丁酮内放入聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺,机械搅拌30分钟制得浆料A;(2)在浆料A内放入TiO2无机填料,机械搅拌30分钟制得浆料B;(3)在浆料B内放入丙烯酸酯类树脂机械搅拌并分散60分钟制得目标涂料。(4)将配制好的防火涂料逐层的刮涂在试片表面,每次间隔3h,直至涂层膜厚度到达1.0mm;(5)室温条件下养护七天后测试。(6)测试项目:a)膨胀倍率=(测试后膜厚-测试前膜厚)/测试前膜厚*100%;b)碳层强度:将lcm*lcm正方形的木块放置膨胀炭层的合适位置处,木块上粘附固定一个圆柱状容器,容器内可以盛放重物,将重物逐渐地放入到容器内,直到膨胀炭层结构被破坏,称量容器和重物的质量,即为膨胀炭层的强度,单位为g/cm2。c)采用GB14907.2002中规定钢结构防火涂料的测试方法测量涂料的耐火极限;上述的目标涂料共制作7组,7组涂料之间的唯一差别在于TiO2无机填料的加入量不同,具体的加入重量比例以及检测结果如下表4所示。表4涂料检测结果4由表4可见,同等条件下,实验编号为2~6的涂料为较佳方案。具有最大的耐火度和最优的膨胀倍率。当TiO2含量在3.1%~12%之间时,涂料受热后碳层强度较高、膨胀倍率较高、耐火时间较长。实施例5:一种防火涂料,其配制及性能检测步骤如下:(1)首先在丁酮内放入聚磷酸铵、季戊四醇以及三聚氰胺,机械搅拌30分钟制得浆料A;(2)在浆料A内放入膨胀石墨填料,机械搅拌30分钟制得浆料B;(3)在浆料B内放入丙烯酸酯类树脂机械搅拌并分散60分钟制得目标涂料。(4)将配制好的防火涂料逐层的刮涂在试片表面,每次间隔3h,直至涂层膜厚度到达1.0mm;(5)室温条件下养护七天后测试。(6)测试项目:a)膨胀倍率=(测试后膜厚-测试前膜厚)/测试前膜厚*100%;b)碳层强度:将lcm*lcm正方形的木块放置膨胀炭层的合适位置处,木块上粘附固定一个圆柱状容器,容器内可以盛放重物,将重物逐渐地放入到容器内,直到膨胀炭层结构被破坏,称量容器和重物的质量,即为膨胀炭层的强度,单位为g/cm2。c)采用GB14907.2002中规定钢结构防火涂料的测试方法测量涂料的耐火极限;d)使用导热系数仪器测量对受热后的碳层进行导热系数测量。上述的目标涂料共制作8组,8组涂料之间的唯一差别在于膨胀石墨填料的加入重量同,膨胀石墨的加入重量比(A%)=膨胀石墨/(三聚氰胺+季戊四醇+丙烯酸酯类树脂+聚磷酸铵)具体的加入重量比例以及检测结果如下表5所示。表5涂料检测结果5表5可见,同等条件下,实验编号为2~3的涂料为较佳方案。具有较大的耐火极限时间和较优的膨胀倍率。残炭层的强度较高、残炭层没有裂纹。上面对本专利的较佳实施例作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施例,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。应当理解的是,所有基于本发明方案的其他具体实施例均在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 
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