柔性环氧膨胀型防火涂料及其制备方法

文档序号:9484652阅读:1020来源:国知局
柔性环氧膨胀型防火涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明制备的柔性环氧膨胀型防火涂料,具有一定的柔韧性,特别适用于具有柔 韧性或形变的基材、不定形基材表面,如聚酯纤维(玻璃纤维),各类塑料,碳纤维复合材 料,玻璃钢,聚氨酯泡沫、橡胶,或轻金属表面的防火保护(如铝合金,钛合金)、储油罐、输 油管道。此外,本发明制备的柔性环氧膨胀型防火涂料,具有优秀的耐水性、耐介质性、耐老 化性、耐盐雾性能,适用于船舶、飞机、海洋环境、石化行业的具有烃类火潜在危险区域的防 火保护。
【背景技术】
[0002] 双组分环氧体系的膨胀型防火涂料,具有优秀的封闭性,可耐酸、耐碱、耐盐雾、耐 溶剂油、耐老化、耐化学品,使用周期在20年以上。膨胀系数较高、阻燃性能强、隔热性好、 成本低,广泛应用于海洋环境、石化产业中。此外双组分体系膨胀型防火涂料,膨胀碳层强 度较高,可有效抵御带有热量冲击的火焰,能在烃类火灾及喷射式烃类火(爆炸)中提供有 效的防火保护。
[0003] 环氧体系的膨胀型防火涂料,涂层硬度高,柔性不足。目前广泛使用的新型轻质复 合材料,某些会发生轻微形变,如聚酯纤维(玻璃纤维),各类塑料,碳纤维复合材料,玻璃 钢,聚氨酯泡沫、橡胶,或轻金属(铝合金,钛合金)。使用传统的环氧防火涂料在此类基材 上,防火涂层易开裂、脱落。同时,传统环氧防火涂料的干膜后,涂层内应力较大,易从基材 分离,因此不适用于不定形基材表面,如石化行业中的储油罐、输油管路等。
[0004] 本发明中涉及的柔性环氧膨胀型防火涂料,是一种双组分膨胀型防火涂料,相比 传统环氧防火涂料,保持原有涂层封闭性的同时,具有优秀的柔韧性、附着力。本发明涉及 的柔性膨胀型防火涂料,不仅能针对剧烈的自然纤维素火提供保护,特别是针对爆炸和烃 类火具有优异的防护功能。较传统膨胀型防火涂料更适用具有柔韧性或形变的基材、不定 形基材表面,适用于船舶、飞机、海洋环境(水面或水下设施)、石化行业的具有烃类火潜在 危险区域的防火保护,使基材免受纤维素火、烃类火、爆炸,在20年内不影响防火效果,远 高于传统的单组分膨胀型防火涂料。

【发明内容】

[0005] 本发明的柔性环氧膨胀型防火涂料,为双组分防火涂料,由A组分和B组分组成, 配方如下:
[0006] A组分 含量wt% 环氧树脂 10~40 活性稀释剂 0~10 合成弹性体 5~30 增钿剂 5~30 催化剂 10~25 成碳剂 5~15 发泡剂 0~10 阻燃剂 0~10 助剂 0~5 溶剂 0~30 B组分 含量wt% 固化剂 50~80 固化促进剂 0~5 颜填料 0~20 助剂 0~5 耐火纤维 0~20
[0007] 溶剂 〇~30
[0008] 环氧树脂具有的高交联密度、粘结力强、封闭性好等优点,制备的防火涂层具有优 秀的理化性能,优良的耐化学腐蚀性、耐热性、耐酸碱、良好的电绝缘性。火焰燃烧时,环氧 树脂中的未反应的环氧基和端羟基可在催化剂的作用下参与成碳反应,增加涂层的耐火性 能。本发明选用环氧树脂为主要成膜物,主要考虑到树脂的粘度、成碳量、成膜物柔性等因 素,优选粘度小、发烟量少、成碳量大、分子中含柔性分子链的环氧树脂做基料。本发明的环 氧树脂,选自下列一种或几种:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂,丙烯酸改性环氧树 月旨,聚氨酯改性环氧树脂。
[0009] 所述的活性稀释剂是一种含环氧基团的小分子化合物,与固化剂交联,通常具有 较低粘度。使用活性稀释剂可降低涂料体系的施工粘度,参与成膜,提升涂料固含量。使用 活性稀释剂,能有效降低体系的交联度。可选的活性稀释剂有:脂肪族二环氧化物、三羟甲 基丙烷三缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、聚 乙醇缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚、丙三醇 环氧树脂。本发明中优先选用含柔性分子链的活性稀释剂,可适当增加涂层的柔韧性。
[0010] 使用合成弹性体可使涂层具有良好的柔韧性,增加涂层耐介质性能。合成弹性体 作为防火涂层的成膜物之一,与环氧树脂形成互传网络,具有环氧基或羟基的合成弹性体 能与环氧树脂形成交联网络。不降低涂层封闭性的同时增加涂层柔韧性。合成弹性体还可 与涂层中的催化剂反应,参与涂层的成碳,增加膨胀碳层的残碳量。本发明中,环氧树脂与 合成弹性体的比例为1 :1~5 :1。本发明优选柔韧性好、封闭性高的合成弹性体,更适合于 户外环境适用,提高涂层的防腐性能。所述的合成弹性体包括:苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、 SEPS)、聚氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)、聚酰胺类(TPAE)、丁腈橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、顺 丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶、聚丙烯酸酯橡胶。
[0011] 使用增韧剂可使涂层具有良好的柔韧性和附着力。增韧剂均匀分散于防火涂层 中,本发明中,选用的增韧剂需满足以下要求,增韧剂不会降低涂层的强度;增韧剂与成膜 物可以形成均匀的共混体系;增韧剂做为防火涂层的成膜物之一,可通过催化剂参与涂层 的成碳反应;增韧剂不降低膨胀碳层的均匀度和致密性。环氧树脂与增韧剂的比例为1 : 1~5:1。本专利区分增韧剂和合成弹性体概念,选用两种增韧材料。其中增韧剂通常指分 子结构为线性或交联度较低的化合物,合成弹性体指分子内部具有交联结构的化合物。单 一使用增韧剂,会增加防火涂料膨胀碳层的高度,但是会使防火涂料的膨胀碳层强度下降, 同时会降低涂层强度。单一的使用合成弹性体,会增加防火涂料膨胀碳层的强度,但是会降 低防火涂料膨胀碳层的高度,同时会增加涂层内应力。在保证涂层原有防火性能的前提下, 增加涂层的柔韧性,选用增韧剂和合成弹性体配合使用。所述的增韧剂包括:松节油、糠醇、 苯并呋喃一茚系聚合物、煤焦油、环氧化腰果酚、聚丙二醇二缩水甘油醚、氢化蓖麻油、环氧 大豆油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、磷 酸三异丙基苯酯、聚乙烯醇缩醛、沥青。
[0012] 本发明对固化剂的选用主要基于以下考虑。固化剂分子中含有柔性分子量链、韧 性高;固化剂同体系中合成弹性体、增韧剂的共混性好;固化速度适中、涂料使用期可调; 固化后涂膜物理力学性能好;固化剂及固化促进剂构成的固化体系无毒,固化时不产生低 分子污染物。所述的固化剂选自下列一种或几种:聚酰胺类、聚醚胺类、异氰酸酯类、端氨基 异氰酸酯、液体酸酐类、脂肪族多胺、腰果酚改性胺类固化剂、乙二胺、二乙二胺、己二胺、二 乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、酮亚胺化合物、二氨基二苯基甲烧、间苯二甲胺、双 酮丙烯酰胺加成物、改性异氟尔酮二胺。
[0013] 所述的固化促进剂通常是多胺基的小分子化合物,可与环氧树脂中的环氧基团反 应,可以降低体系固化时间。增加固化促进剂比例,适用于冬季或需要快速固化的条件。固 化促进剂具有较低粘度,可降低涂料体系的施工粘度,参与成膜,提升涂料固含量。使用固 化促进剂,还可增加膨胀碳层对基材的附着力。所述的固化促进剂选自下列一种或几种: 三乙醇胺、二甲基苯胺、二乙二胺、三-(二甲胺基甲基)苯酚、三-(二甲胺基甲基)苯酚的 三-(2-乙基己酸)盐
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