一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料及其制备方法与流程

本发明属于防火涂料
技术领域：
，具体涉及一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料及其制备方法。
背景技术：
：采用镀锌板制作的钢板风管具有内壁光滑、阻力小、气密性好、承压强度高的优点，且钢板风管现场制作方便，与土建工程配合紧密，能适合非常复杂的通风工程。因此是目前空调工程、通风排烟系统中应用最传统、最广泛的产品。排烟系统的作用是：建筑内一旦发生烟火灾情,能迅速启动,及时地把烟气排出建筑外,使疏散人员、救灾人员不被烟火所困,减少人员的伤亡和财产损失。因此排烟系统需要具有较好的防火、耐高温等性能。在排烟系统中使用的镀锌板为了保证防火、耐高温等性能，需要加装火克板。但是，加装火克板存在成本高、固体废物多，减少排烟可使用的空间等缺点。在排烟系统中使用的镀锌板表面涂覆防火涂料具有成本低、工艺简单、固废少的优点，逐渐取代火克板，成为一种新的趋势。由于镀锌板相对于传统的碳钢具有光滑、吸水率低的特点，因此更加适合采用油性防火涂料。可是，油性防火涂料普遍含有环氧类树脂，产品有毒、难闻气味、有机挥发物，在生产和涂装过程以及使用过程中会对人员产生危害、对环境产生污染。而传统水性膨胀型防火涂料是以成碳催化剂、成碳剂、发泡剂这三元体系作为涂层在遇到火灾时成碳发泡的主要物质，无法很好的满足排烟系统的要求。水性防火涂料相对于油性防火涂料，存在防火性能差、附着性差、易开裂的缺点，从而会降低镀锌板的使用寿命。有鉴于此，本发明提出一种新的水性膨胀型防火涂料及其制备方法，具有较好的耐火性能，阻燃时间长，附着强度高，不易干裂。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料，该防火涂料耐火性能好，阻燃时间长，附着强度高，不易干裂，适用于通风排烟系统中镀锌钢板的火灾防护。为了实现上述目的，所采用的技术方案为：一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料采用以下重量份的原料制备而成：水13-24份，纯丙乳液8-15份，苯丙弹性乳液5-15份，成膜助剂0.5-1.5份，分散剂0.5-1份，润湿剂0.2-0.3份，消泡剂0.1-0.2份，成碳催化剂20-30份，成碳剂8-13份，发泡剂10-14份，填料9.4-16.5份，增稠剂0.1-0.3份。进一步地，所述的水性膨胀型防火涂料还采用了防腐剂，用量为1份。进一步地，所述的成膜助剂为乙二醇；所述的增稠剂为纤维素醚；所述的成碳剂为季戊四醇；所述的成碳催化剂为聚磷酸铵；所述的发泡剂为三聚氰胺。再进一步地，所述的纤维素醚为羟乙基纤维素醚。进一步地，所述的填料包括：滑石粉1.9-5份，钛白粉3-5份，高岭土2.5-4份，云母粉2-2.5份。进一步地，所述的弹性苯丙乳液为6001弹性苯丙乳液，纯丙乳液为2600纯丙乳液。本发明的另一个目的在于提供上述水性膨胀型防火涂料的制备方法，工艺简单，成本低。为了实现上述目的，所采用的技术方案为：上述的水性膨胀型防火涂料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，混合均匀，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，混合均匀，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，混合均匀，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，混合均匀，得所述的水性膨胀型防火涂料。进一步地，所述的步骤(1)中，采用分散机混合，转速为200-500r/min，搅拌5-10min；所述的步骤(2)中，采用分散机混合，转速为300-800r/min，搅拌10-20min；所述的步骤(3)中，采用分散机混合，转速为300-800r/min，搅拌10-20min；所述的步骤(4)中，采用分散机混合，转速为300-800r/min，搅拌10-20min。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明涂料中的乳液体系采用苯丙弹性乳液和纯丙乳液的复合使用，极大的提高了涂层的耐水性和耐久性。2、本发明的水性膨胀型防火涂料，具有阻燃时间长、附着强度高、不易干裂、耐火性能优异的特点。涂刷于镀锌板表面，遇火时涂层膨胀发泡形成致密的炭化耐火隔热保护层，隔绝氧气，延滞镀锌板受热的速度，避免钢构件快速升温，从而提高镀锌板的耐火时限。3、本发明的水性膨胀型防火涂料为纯水性配方，不含环氧类树脂，产品无毒、无味、不含有机挥发物，在生产和涂装过程以及使用过程中不会对人员产生危害、对环境产生污染。附图说明图1为挂式酒精喷灯垂直燃烧法测试法所采用的装置示意图；图2为实施例1制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图3为实施例2制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图4为实施例3制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图5为实施例4制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图6为实施例5制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图7为实施例6制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图8为实施例7制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图9为实施例8制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图10为实施例9制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图11为实施例10制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图12为实施例11制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图13为实施例12制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图14为实施例13制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图15为实施例14制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图16为实施例15制备的水性膨胀型防火涂料的钢板背温-时间曲线；图17为实施例1-11制备的水性膨胀型防火涂料涂覆在镀锌板上测试的钢板背温-时间曲线；图18为实施例1-11制备的水性膨胀型防火涂料涂覆在镀锌板上测试的钢板背温-时间曲线。具体实施方式为了进一步阐述本发明一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料及其制备方法，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。下面将结合具体的实施例，对本发明一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料及其制备方法做进一步的详细介绍：膨胀型防火涂料主要由基料、脱水剂、成碳剂、发泡剂、颜填料和其他助剂等组成。其外观与普通涂料无异，涂层美观装饰性强；厚度不应小于1.5mm，通常仅为2mm，不改变钢结构外形，不显著增加建筑物自重；遇到火灾时膨胀发泡，形成自身厚度几十甚至上百倍的碳层；所形成的碳层起到防火隔热作用，延缓钢材温度上升，防止钢结构建筑发生结构垮塌；为建筑物内人员逃生和消防员灭火争取到宝贵的时间。乳液的选择也对涂料的阻燃效果影响巨大，它除了起到粘结涂料的各个组分的作用，决定涂层的理化性能之外，还有可能参与到成炭反应过程，对碳化层的多孔结构及孔的数量、碳化层的致密性具有十分重要的影响。基料与膨胀阻燃体系应有良好的协同作用，以保证涂层在火焰或高温情况下能够产生优异的膨胀效果。选择的基料的熔融温度应该与膨胀阻燃体系的发泡、膨胀温度相接近，形成的炭化层才能够均匀致密。纯丙乳液具有优良的耐候性、抗回粘性，但成本高、耐水性差等缺陷限制了其应用。单用纯丙获得的涂料晾干后像不干胶那样的状态，基料不能只用纯丙烯乳液，因为纯丙乳液发泡效果不理想，形成的膨胀层虽然致密性较好，强度较高，但膨胀厚度较低。苯丙高弹性乳液具有优异的回弹性、柔韧性、粘接性、附着力、耐水性、耐候性、耐油性、耐热性和耐紫外线等性能。但它在水分挥发自干成膜之后要比单独的纯丙乳液硬度更大，苯丙乳液做出来的涂料晾干之后，较硬，易开裂。单用苯丙乳液形成的膨胀炭质层致密性很差，并且与基材的黏结力不强，很容易从基材上脱落下来。苯丙和纯丙乳液都是物理复合型材料，它们的复合，既能利用丙烯酸乳液较好的成膜性特点，又能改善涂料的防火性能。不仅提高了涂料的粘接性和附着性，改善了涂料的柔性和硬度，还可以节约成本。另外，两种乳液以水为溶剂，无毒无害，不燃不爆，为环保型产品。在制备水性膨胀防火涂料中无机填料含量较多,既提高了防火阻燃性能，又降低了生产成本。一方面,填料熔融体与无机基料一起形成无机覆盖层，隔绝空气，阻止燃烧的发生；另一方面，有些填料在高温下可发生脱水、分解等吸热反应或熔融、蒸发等吸热过程，抑制了热分解和燃烧的进程，同时填料所分解出的气体能冲淡可燃性气体和氧气的浓度，抑制燃烧的进行。此外，适当加入无机填料，能增加涂层的整体强度和抗开裂性，但对膨胀型水性防火涂料而言，无机填料的含量不宜过多，因组分中已含有较多的防火阻燃剂。若比例过大会影响涂层的发泡效果，降低涂层的防火性能。对膨胀型防火涂料而言,所含颜填料的比例较少(用量一般低于15％),过多加入颜填料会影响涂料的涂膜附着力、涂料的流平性、防沉降性及发泡层质量等涂料理化性能与防火性能。因为这类物质用量的增加会影响涂层的发泡效果,导致涂层的防火性能降低。滑石粉、高岭土、云母粉为无机耐火材料，是利用它们在防火涂料中热降解、阻燃、耐老化性、耐候性等方面具有的突出优点，改善传统体系存在的热稳定性差、水溶性和耐老化性差等缺点。利用价格低廉的滑石粉、高岭土、云母粉代替价格昂贵、工艺复杂的可膨胀石墨，加入到防火涂料中，这是因为滑石粉、高岭土、云母粉密度小、质量轻、抗酸抗碱性好、耐高温、导热系数小等显著特点，在表面形成无机保护层，从而显著提高其阻燃性，提高防火涂料的耐火性能，做到变废为宝，是一个重大突破。另一方面，不添加滑石粉、高岭土、云母粉的涂层出现裂纹，而添滑石粉等的涂层光滑平整，无裂纹。可见添加滑石粉等可以有效改善涂层初期抗裂性。这是因为：滑石粉以片状和纤维状两种形态混合存在，是由硅氧四面体连接而成，层与层之间通过范德华力连接，其表面带有羟基，能吸收伸缩热应力，有效地防止了涂层的开裂，但滑石粉等添加量过多时涂料易粉化。加入云母粉可以提高耐候性，云母是一种层状结构的硅酸盐，由两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体构成的复式硅氧层，具有良好的耐候性。高岭土为1:1型层状硅酸盐，晶体主要由硅氧四面体和铝氧八面体组成，具有良好的可塑性、耐火性、耐酸性，其在涂层周围形成惰性保护屏障，隔绝燃烧所需要的氧气，此外气体可填充于涂层的孔隙中，使涂层膨胀；但高岭土添加量过多时，灼烧过程中有大量的co2排出，使烟气密度过高，不利于环保。二氧化钛的加入在对防火涂料的物理化学作用也有很大的影响，从物理角度，添加二氧化钛不仅增强了涂层的强度，更重要的大大增强了燃烧后炭质层的强度，使燃烧后炭层与基体结合变好，不易脱落，从而延长耐火时间；从化学角度，二氧化钛的加入使燃烧后残留的tio2和tip2o7增加，在燃烧后期起到了相当重要的防火隔热作用。羟乙基纤维素醚(hec)是一种白色或淡黄色，无味、无毒的纤维状或粉末状固体。由于hec具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性，已被广泛应用在石油开采、涂料、建筑、医药食品、纺织、造纸以及高分子聚合反应等领域。软化温度为135-140℃；分解温度为205-210℃；燃烧速度较慢。乙二醇主要用途用于制造树脂的增塑剂、抗冻剂，也可以作为溶剂、湿润剂及成膜助剂。优异性能的防火涂料必须使乳液的软化温度和分解温度均比膨胀体系活化温度低。以聚磷酸铵为脱水催化剂的防火涂料体系涂层在约200℃开始软化，245℃完全熔化，310℃开始发泡，在330℃黑色泡沫结构开始形成，随后泡沫胶化，并进一步固化。膨胀体在280-350℃这一阶段形成，在350-430℃这一阶段发生降解，在更高的温度下(400℃以上)，膨胀体内部有形成新的含碳物质。在280℃形成的膨胀炭化体主要靠烷基磷酸酯为桥键连接的多环芳香类物质；随着温度升高，芳香类物质进一步聚合，芳香环不断增多，同时由于p—o—c键的断裂，碳磷物质不断减少。除了阻燃剂影响涂料的防火性能外，无机填料、乳液的选择也对涂料的阻燃效果影响巨大。乳液除了起到粘结涂料的各个组分的作用，决定涂层的理化性能之外，还有可能参与到成炭反应过程，对碳化层的多孔结构及孔的数量、碳化层的致密性具有十分重要的影响。基于以上原料的特性，本发明的基本原理：膨胀型防火涂料遇火时基料树脂熔融软化(选择熔融温度或软化温度在150-230℃之间的纯丙和苯丙弹性乳液为基料，受热至200℃以上剧烈膨胀)，发泡剂分解释放nh3、co2等难燃气体，将熔融且具有一定粘度的基料树脂吹起，形成多孔的膨胀层(以聚磷酸铵为脱水催化剂的防火涂料体系涂层在约200℃开始软化，245℃完全熔化，310℃开始发泡，在330℃黑色泡沫结构开始形成，随后泡沫胶化，并进一步固化)。与此同时，酸催化剂分解的强酸(如磷酸等)将含有多个羟基的成炭剂炭化，由此便形成了一层厚厚的多孔难燃的碳化层，保护基材不被燃烧(膨胀体在280-350℃这一阶段形成，在350-430℃这一阶段发生降解，400℃以上膨胀体内部形成新的含碳物质)。防火涂料阻燃效果的好坏取决于形成的碳化层结构，而碳化层结构、膨胀隔热效果取决于基料聚合物结构和组成、阻燃体系的组成、阻燃体系各组分的配比、及阻燃体系和基料聚合物的匹配。当成膜聚合物在熔融温度下具有以粘性流动为主的流变特性及适宜的粘度时，这不仅有利于防火涂料在燃烧过程中的膨胀，使膨胀层的高度增加，热量传递距离增大，防火性能增强，还有利于涂料组分间在分子水平上的均匀混合和充分反应(尤其是成膜物质与app，app与per之间的脱水炭化反应)，使得生成的气孔多而细小、膨胀层更均匀致密，热量的渗透性能降低，防火性能增强，也有利于膨胀层中的无机颜料如tio2及其阻燃反应产物ti2p2o7向膨胀层表面迁移，形成无机防火表层，其能更好的阻隔热量向内层的渗透和传递,使得防火性能增强。滑石粉、高岭土、云母粉是很好的阻燃和耐火材料。随着颜基比增大，涂层表干时间缩短，膨胀倍率增加，耐火时间延长，但颜基比过高时，膨胀层与基材钢板结合性变差。随着颜基比的增大，涂层表干时间缩短，一方面是因为颜填料变多，涂层中成膜物质减少了；另一方面是因为颜填料中颗粒表面带有大量羟基，与成膜物质中的硅醇基结合加快了成膜速率。颜基比过小时，基料含量多，因涂膜厚，故表干时间长，且颜填料含量少意味着阻燃物质少，故耐火性差；颜基比大时，颜填料增多，膨胀阻燃体系在涂料中的含量不断增多，阻燃效果增强；但颜基比过高时，基料物质过少，灼烧后膨胀层与钢板脱离。无机颜填料在防火涂料中起着至关重要的作用，其各组分添加量对涂层初期干燥抗裂性、耐候性、膨胀倍率及膨胀层致密度有显著影响。未加钛白粉时涂层为深灰色，膨胀层结构疏松、不致密，强度低，易脆，耐火能力差。随着钛白粉添加量的增加，涂层趋于白色，装饰性效果好，膨胀倍率逐渐降低，灼烧后膨胀层结构致密，强度增加，耐火时间延长。钛白粉具有良好的遮盖性，加入少量便对涂层颜色有一定的改善。随着钛白粉添加量的增加，膨胀倍率逐渐降低。这主要是因为颜基比一定时，钛白粉含量增加，膨胀阻燃物质比例降低，膨胀性能降低；此外，钛白粉与其他填料结合会使涂层在灼烧时膨胀阻力增大。涂层耐火时间逐渐延长，是因为钛白粉耐高温性能、阻燃性能好，而且在高温下其他物质与tio2共同对涂层起到支撑作用，增强了涂层的硬度。综合考虑，当钛白粉添加量为5％时，涂层为灰白色，具有良好的装饰性，灼烧后涂层膨胀5倍，膨胀层结构致密、强度高，耐火时间合格。未添加滑石粉的涂层出现裂纹，而添加2％或4％滑石粉的涂层光滑平整，无裂纹。可见添加滑石粉可以有效改善涂层初期抗裂性。滑石粉以片状和纤维状两种形态混合存在，是由硅氧四面体连接而成，层与层之间通过范德华力连接，其表面带有羟基，能吸收伸缩热应力，有效地防止了涂层的开裂。但滑石粉添加量过多时易粉化。综合考虑，2-5％为滑石粉的最佳添加量。当白云石添加量为2％，云母粉添加量为3％时，耐候性、膨胀倍率及耐火时间最优。绢云母是一种层状结构的硅酸盐，由两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体构成的复式硅氧层，具有良好的耐候性。白云石在600℃左右开始分解产生co2，其在涂层周围形成惰性保护屏障，隔绝燃烧所需要的氧气，此外气体可填充于涂层的孔隙中，使涂层膨胀；但白云石添加量过多时，灼烧过程中有大量的co2排出，使烟气密度过高，不利于环保。本发明的技术方案为：一种用于镀锌钢板的水性膨胀型防火涂料，采用以下重量份的原料制备而成：水13-24份，纯丙乳液8-15份，苯丙弹性乳液5-15份，成膜助剂0.5-1.5份，分散剂0.5-1份，润湿剂0.2-0.3份，消泡剂0.1-0.2份，成碳催化剂20-30份，成碳剂8-13份，发泡剂10-14份，填料9.4-16.5份，增稠剂0.1-0.3份。优选地，所述的水性膨胀型防火涂料还采用了防腐剂，用量为1份。优选地，所述的成膜助剂为乙二醇；所述的增稠剂为纤维素醚；所述的成碳剂为季戊四醇；所述的成碳催化剂为聚磷酸铵；所述的发泡剂为三聚氰胺。乙二醇是一种成膜助剂，但同时又是一种防冻剂，在冬季施工时可使涂料很好地成膜，同时又具有良好的流动性。进一步优选地，所述的纤维素醚为羟乙基纤维素醚。优选地，所述的填料包括：滑石粉1.9-5份，钛白粉3-5份，高岭土2.5-4份，云母粉2-2.5份。优选地，所述的弹性苯丙乳液为6001弹性苯丙乳液，纯丙乳液为2600纯丙乳液。上述的水性膨胀型防火涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，混合均匀，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，混合均匀，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，混合均匀，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，混合均匀，得所述的水性膨胀型防火涂料。优选地，所述的步骤(1)中，采用分散机混合，转速为200-500r/min，搅拌5-10min；所述的步骤(2)中，采用分散机混合，转速为300-800r/min，搅拌10-20min；所述的步骤(3)中，采用分散机混合，转速为300-800r/min，搅拌10-20min；所述的步骤(4)中，采用分散机混合，转速为300-800r/min，搅拌10-20min。一、实施例：本发明中未详细提及的原料均为本领域采用的常规原料。其他原料见表1。表1材料编号材料名称材料编号材料名称1去离子水9滑石粉(800目)2250hbr3万羟乙基纤维素醚10云母粉(800目)34100分散剂11三聚氰胺42070润湿剂12季戊四醇5成膜助剂132600纯丙乳液6乙二醇14ns22消泡剂7940+钛白粉15app(聚磷酸铵)8高岭土(2000目)166001苯丙弹性乳液实施例1.原料：水17.9份，纯丙乳液15份，苯丙弹性乳液8份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)27份，成碳剂(季戊四醇)8份，发泡剂(三聚氰胺)10份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为200r/min，搅拌5min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例1制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。耐火性能测试装置：采用挂式酒精喷灯垂直燃烧法测试，装置如图1所示。用2个铁架台固定待测涂层样板，涂层朝下，涂层背面钢板上覆盖一层石棉，起保温作用，用1支量程为500℃的数显热电偶紧贴样板背面，实时测量燃烧过程中样板的背面温度。前30min，每5min记录1次温度，之后每10min记录1次，直到背面温度达到380℃，则认为达到耐火极限(如果炭层出现裂痕也判定为达到耐火极限)，记录并计算涂层膨胀度，同时绘制钢板背温-时间曲线。性能测试结果：涂料ph＝8.8，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图2，耐火极限为155min、303℃，涂层膨胀度，即膨胀倍数为10.1，附着性强，炭层不开裂。对比例1.原料与实施例1所采用的原料相同。具体制备方法包括以下两种：(1)向水中加入分散剂，润湿剂，600r/min搅拌5min；再加入其它固体试剂，1000r/min搅拌30min；然后加入纯丙乳液、苯丙乳液及其他助剂，800r/min搅拌20min；最后加入羟乙基纤维素，600r/min搅拌5min。在分散过程中完全形成固体混合物，无法继续搅拌，即无法形成最终的水性膨胀型防火涂料。(2)将原料混合后，在200r/min速率下搅拌30min。可是由于高速搅拌混入更多的空气，成品流动性不如实施例1制备的水性膨胀型防火涂料的流动性。实施例2.原料：水21份，纯丙乳液13.3份，苯丙弹性乳液6.6份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)27份，成碳剂(季戊四醇)8份，发泡剂(三聚氰胺)10份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为300r/min，搅拌5min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例2制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝8.3，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图3，涂层隔热性能：130min、300℃，涂层膨胀度：膨胀倍数7.3。附着性强，炭层不开裂。实施例3.原料：水24份，纯丙乳液11.2份，苯丙弹性乳液5.6份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)27份，成碳剂(季戊四醇)8份，发泡剂(三聚氰胺)10份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌5min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为600r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为600r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为600r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例3制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝8.5，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图4，涂层隔热性能：205min301℃，涂层膨胀度：膨胀倍数6.6。附着性强，炭层不开裂。实施例4.原料：水17.9份，纯丙乳液11.5份，苯丙弹性乳液11.5份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)27份，成碳剂(季戊四醇)8份，发泡剂(三聚氰胺)10份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为250r/min，搅拌5min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例4制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝8.4，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图5，涂层隔热性能：205min、301℃，涂层膨胀度：膨胀倍数6.5，附着性强，炭层不开裂。实施例5.原料：水17.9份，纯丙乳液8份，苯丙弹性乳液15份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)27份，成碳剂(季戊四醇)8份，发泡剂(三聚氰胺)10份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为200r/min，搅拌10min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌15min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例5制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝7.9，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图6，涂层隔热性能：180min、351℃，涂层膨胀度：膨胀倍数5.5，附着性强，炭层不开裂。实施例6.原料：水17.9份，纯丙乳液15份，苯丙弹性乳液8份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.2份，成碳催化剂(聚磷酸铵)22.5份，成碳剂(季戊四醇)9份，发泡剂(三聚氰胺)13.5份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为200r/min，搅拌10min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例6制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝8.5，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图7，涂层隔热性能：180min、334℃，涂层膨胀度：膨胀倍数5.7，附着性强，炭层不开裂。实施例7.原料：水17.9份，纯丙乳液15份，苯丙弹性乳液8份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.2份，成碳催化剂(聚磷酸铵)20.4份，成碳剂(季戊四醇)12.3份，发泡剂(三聚氰胺)12.3份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为300r/min，搅拌10min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为450r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例7制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝8.3，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有明显的裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图8，涂层隔热性能：180min352℃，涂层膨胀度：膨胀倍数5.6，附着性强，炭层不开裂。实施例8.原料：水15.3份，纯丙乳液15份，苯丙弹性乳液8份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)28.8份，成碳剂(季戊四醇)8.5份，发泡剂(三聚氰胺)10.7份，滑石粉3.5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为300r/min，搅拌10min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例8制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝8.1，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有明显的裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图9，涂层隔热性能：180min372℃，涂层膨胀度：膨胀倍数8.3，附着性强，炭层不开裂。实施例9.原料：水13.8份，纯丙乳液8份，苯丙弹性乳液15份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)30份，成碳剂(季戊四醇)9.1份，发泡剂(三聚氰胺)11.4份，滑石粉1.9份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为200r/min，搅拌5min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为600r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为600r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为600r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例9制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝8.9，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图10，涂层隔热性能：150min、304℃，涂层膨胀度：膨胀倍数12.3，附着性强，炭层不开裂。实施例10.原料：水17.9份，纯丙乳液15份，苯丙弹性乳液8份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.3份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)27份，成碳剂(季戊四醇)8份，发泡剂(三聚氰胺)10份，滑石粉3份，钛白粉5份，高岭土2.5份，云母粉2.5份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为200r/min，搅拌10min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例10制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝8.6，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图11可知，涂层隔热性能：180min、319℃，涂层膨胀度：膨胀倍数7.1，附着性强，炭层不开裂。实施例11.原料：水17.9份，纯丙乳液15份，苯丙弹性乳液8份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.3份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)27份，成碳剂(季戊四醇)8份，发泡剂(三聚氰胺)10份，滑石粉3份，钛白粉4份，高岭土4份，云母粉2份，增稠剂(纤维素醚)0.2份。具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为300r/min，搅拌5min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。对实施例11制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试，包括涂料ph、涂覆情况、耐火性能等。性能测试结果：涂料ph＝7.8，干燥后呈白色与样品无明显差别；基本无裂纹，无气泡，平整；膨胀均匀，表面有细微裂纹；截面膨胀均匀，有蜂窝状结构的小孔。耐火性能：结合图12可知，涂层隔热性能：180min、361℃，涂层膨胀度：膨胀倍数5.3，附着性强，炭层不开裂。实施例12.原料：水13.9份，纯丙乳液15份，苯丙弹性乳液8份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂27份，成碳剂8份，发泡剂10份，滑石粉2份，钛白粉8份，高岭土3份，云母粉2份，增稠剂(纤维素醚)0.1份。制备方法与实施例1相同。对实施例12制备的水性膨胀型防火涂料进行耐火性能测试。性能测试结果：结合图13，燃烧70min后从钢板脱落掉下，表面白色物质非常多，表面开裂，并从钢板整块掉下，存在附着性差的问题，无法很好的用于镀锌钢板。实施例13.原料：水15.4份，纯丙乳液15份，苯丙弹性乳液8份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂27份，成碳剂8份，发泡剂10份，滑石粉0.5份，钛白粉5份，高岭土3份，云母粉5份，增稠剂(纤维素醚)0.1份。制备方法与实施例1相同。对实施例13制备的水性膨胀型防火涂料进行耐火性能测试。性能测试结果：结合图14，燃烧50min后开裂，从钢板脱落掉下，存在附着性差的问题，无法很好的用于镀锌钢板。实施例14.原料：水14.4份，纯丙乳液20份，苯丙弹性乳液6份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂27份，成碳剂8份，发泡剂10份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉1份，增稠剂(纤维素醚)0.1份。制备方法与实施例1相同。对实施例14制备的水性膨胀型防火涂料进行性能测试。性能测试结果：结合图15，涂料干燥后富有弹性，表现柔性，燃烧20min后从钢板脱落掉下。因此，当纯丙乳液的用量过大时，水性膨胀型防火涂料会存在附着性差的问题，无法很好的用于镀锌钢板。实施例15.原料：水14.4份，纯丙乳液5份，苯丙弹性乳液20份，成膜助剂(乙二醇)1份，分散剂0.7份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂27份，成碳剂8份，发泡剂10份，滑石粉5份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2份，增稠剂(纤维素醚)0.1份。制备方法与实施例1相同。对实施例15制备的水性膨胀型防火涂料进行耐火性能测试。性能测试结果：结合图16，涂料干燥后开裂，燃烧25min呈现爆米花状，有黑色颗粒物掉下或脱落。因此，当苯丙弹性乳液的用量过大时，水性膨胀型防火涂料在高温条件下会存在易开裂的问题，无法很好的用于镀锌钢板。实施例16.原料：水13份，纯丙乳液8份，苯丙弹性乳液5份，成膜助剂(乙二醇)0.5份，分散剂0.5份，润湿剂0.2份，消泡剂0.1份，成碳催化剂(聚磷酸铵)20份，成碳剂(季戊四醇)8份，发泡剂(三聚氰胺)10份，滑石粉2份，钛白粉3份，高岭土2.5份，云母粉2份，增稠剂(纤维素醚)0.1份。制备方法的具体操作步骤如下：(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为500r/min，搅拌6min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为300r/min，搅拌20min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为300r/min，搅拌20min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为300r/min，搅拌20min，得所述的水性膨胀型防火涂料。实施例17.原料：水22份，纯丙乳液9份，苯丙弹性乳液10份，成膜助剂(乙二醇)1.5份，分散剂1份，润湿剂0.25份，消泡剂0.15份，成碳催化剂(聚磷酸铵)28份，成碳剂(季戊四醇)13份，发泡剂(三聚氰胺)14份，滑石粉5份，钛白粉3.5份，高岭土3.5份，云母粉2.4份，增稠剂(纤维素醚)0.3份。制备方法与实施例1相同。(1)向水中加入分散剂、润湿剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为300r/min，搅拌7min，得料液1；(2)向所述的料液1中加入苯丙弹性乳液、纯丙乳液、成膜助剂，采用分散机混合，转速为800r/min，搅拌10min，得料液2；(3)向所述的料液2中加入成碳催化剂、成碳剂、发泡剂、钛白粉、高岭土、滑石粉、云母粉，采用分散机混合，转速为800r/min，搅拌10min，得料液3，(4)向所述的料液3中加入增稠剂和消泡剂，采用分散机混合，转速为800r/min，搅拌10min，得所述的水性膨胀型防火涂料。二、实验1、制备试验样板涂料配制完成后，分别涂刷到镀锌板上，间隔30min，表面干燥后再次涂刷。每次增加一层塑料板，共进行3次涂刷，使厚度在1.8-2.5mm之间。外观尽量要求平整。刷好的试样在室温下放置24h，测量厚度并称重。将试样放入50℃的烘箱中干燥，每天称重一次，直至重量减轻小于0.01g，得到实验样板。试验样板的表面为有少量颗粒或气泡纹路、不开裂的状态，或者是平整、无开裂的状态。涂料为实施例1-11制备的水性膨胀型防火涂料，依次命名为sample1-sample11。2、耐火性能测试方法：用酒精喷灯模拟火灾现场。用铁架台固定待测涂层样板，涂层朝下，涂层背面钢板上覆盖一层石棉，起保温作用。酒精喷灯口与样板的垂直间距为6cm，使用高温热电偶温度计测量燃烧过程中钢板的背面温度。将喷灯直接燃烧防火涂层，以钢板背面温度达到300℃的时间为涂层的耐火极限。酒精喷灯使用时应先将风门调至最大，在加热盘中加入少量酒精，用火柴点燃后打开储液罐阀门。等待一段时间后有火焰喷出，调节风门使火焰处于合适状态。实验过程中应提前准备长柄钳等工具以及湿布，防火毯，灭火器等消防设备。开始试验，灼烧后，可观察到明显膨胀。(1)涂层隔热性能实验过程中同时绘制钢板背温-时间曲线，每5min记录一次。结果：实验结果如图17-18所示，由图可知，燃烧20min后，涂层隔热性能较佳的为1、3、9、2、10、5、6。进一步的，涂层隔热性能由小到大为1、3、9、2、10、5、6。(2)涂层膨胀度实验结束后用钢尺测量膨胀后的涂层厚度。膨胀倍数的计算公式为:k＝h2/h1，其中，k为膨胀倍数；h1为实验前涂层厚度(mm)；h2为试验后涂料膨胀厚度(mm)。结果如表2所示。表2编号涂层厚度膨胀后厚度(最大值)膨胀倍数12.3782410.122.190167.332.578176.641.834126.552.362135.561.936115.771.960115.682.404208.392.0302512.3102.264167.1112.456135.3由表可知，涂料的膨胀倍数表现为：9>1>8>2>10>3>4>6>7>5>11。3、耐水性测试依据gb14907—2018《钢结构防火涂料》，将试件全部浸泡于盛有自来水的容器中。实验期间应观察并记录试件表面的防火涂料涂层外观情况，直至达到规定的试验时间。实验结果如表3所示。表3编号初始3h12h1平整边缘鼓泡鼓泡2平整平整平整3平整平整平整4平整边缘鼓泡鼓泡5平整平整鼓泡6平整平整鼓泡7平整平整边缘鼓泡8平整边缘鼓泡鼓泡9平整平整鼓泡10平整平整平整11平整平整鼓泡由表3可知，涂料的耐水性能表现为：2、3、10>5、6、7、9、11>1、4、8。综合各项指标，实施例1、2、3、9、10制备的防火涂料的性能较好。且燃烧20min后，涂层隔热性能较好的为：1(241℃)<3(257℃)<9(271℃)<2(277℃)<10(291℃)<5(306℃)<6(308℃)，更加证明实施例1、2、3、9、10制备的防火涂料的性能较好。以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。当前第1页12