专利名称：具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑装饰领域，特别是涉及一种具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料。
背景技术：
随着我国钢结构建筑物和构件物的逐渐增多和《中华人民共和国消防法》的进一步贯彻实施，钢结构防火涂料得到越来越广泛的应用。按GB 14907-2002《钢结构防火涂料通用技术条件》的分类，即便是超薄型钢结构防火涂料其涂层厚度也要达到2mm，按现有的高固体份涂料计算，其施工也要涂刷8-10遍才能达到规定厚度，这给施工带来了相当大的难度，影响了建筑物的建设速度。同时，现今的钢结构建筑物不仅要求防火涂料的防火性能，同时也要求了其装饰效果和环保因素，而市场上现有的防火涂料通常只注重其防火功能，而忽视了材料的装饰效果。如何设计一种具有更薄的涂层厚度、具有更高的耐火时限， 同时具有好的装饰效果的钢结构防火涂料成为本发明的设计理念和设计关键。
发明内容
本发明解决现有技术钢结构防火涂料需要涂刷次数多、不美观的问题，提供一种具有防火防锈底漆、防火中涂层漆及防火装饰面漆组成的复合型钢结构防火装饰涂料，其总涂层更薄，而耐火时限同样能达到GB 14907-2002的要求。一种具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，由独立分装的三个部分组成防火防锈底漆、遇火膨胀的防火中涂层漆和防火面漆，所述所述防火防锈底漆含有无机胶粘剂和锌粉，防火中涂层漆含有膨胀型阻燃剂和氨基树脂，防火面漆含有羟基丙烯酸树脂或环氧树脂和脱水成碳催化剂。所述无机胶粘剂为硅酸钾、硅E骏钠、硅溶胶中的
所述防火防锈底漆的组成及重量百分比为
无机胶粘剂12-15%
锌粉20-50%
氧化锌2-5%
氧化钛:5-10%
氧化镍1-3%
氧化铋1-5%
氧化钠0. 2-0. 5%
氧化硅:5-10%
氧化铝2-8%
分散剂:0-0. 8%
增稠流平剂0-0. 6%
水加至100%。
所述膨胀性阻燃剂为膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂，所述氨基树脂为三聚氰胺甲醛树脂和/或脲醛树脂。所述防火中涂层漆的组成及其重量百分比为氨基树脂10-50%膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂15-35%钛白粉10-20%滑石粉5-10%分散剂0-5%增稠剂0-3%水加至100%所述脱水成碳催化剂为聚磷酸铵。所述防火面漆的组成及其百分含量为羟基丙烯酸树脂或环氧树脂15-30 %聚磷酸铵10-20%钛白粉10-20%氧化锌5-10%碳酸钙10-15%分散剂0-2%润湿剂0-2%成膜助剂0.5-2%增稠剂0-2.5%杀菌剂0-1%水加至100%。一种防火涂层结构，由上述具有多核结构的钢结构抗火涂料涂刷而成，其特征在于其结构由里到外依次为防火防锈底漆层、防火中涂层和防火面漆层。防火防锈底漆层的厚度为0. 1-0. 2mm,防火中涂层的厚度为1. 2-2. Omm,防火面漆层的厚度为0. 1-0. 3mm。上述涂料的应用，防火防锈底漆涂布一遍，待干后涂布防火中涂层漆一到五遍，待干后涂布防火面漆1-3遍，上述防火防锈底漆涂布的厚度为0. 1-0. 2mm,防火中涂层漆的厚度为1. 2-2. Omm,防火面漆的涂布厚度为0. 1-0. 3mm。根据国标GB/T 9978-1988建筑物室内火灾标准升温曲线(图1)可知，在火灾的不同时期，其燃烧温度是不一样的。据此，在不同的火灾时期，即不同的温度时期，采用不同的防火涂层进行相应的作用，以达到尽可能长时间的对钢材基层的保护。这样一来，可达成层层防护，纵深防御的技术特点。这是本发明的理论作用基础。根据上述理论，本发明超薄钢结构抗火涂料至少一层具有高温膨胀功能的防火防锈底漆、至少一层具有遇火膨胀功能的防火中涂层漆及至少一层具有自身本体阻燃无烟的装饰面漆三层结构组成物，这样将本发明分至少三层涂布在钢结构上后，就能实现底层高温防火、中涂层防火隔热、面漆阻燃的目的。本发明的防火防锈底漆，采用无机胶粘剂，例如硅酸钾、硅酸钠、硅溶胶等，配合无机锌粉、低温玻璃粉料及发泡剂，制成防火防锈底漆，该底漆作为钢结构表面的第一层，其特点是具有优异的防锈效果，同时本体是无机材料组成，自身难燃，更重要的是当涂层表面达到550-60(TC以上时，涂层开始膨胀，形成熔融发泡玻璃体，从而隔绝热量进一步传递到钢材表面，起到高温防火的作用。本发明的防火中涂层漆，作为钢结构表面的第二层，采用膨胀性阻燃剂充当阻燃成分，本发明采用的膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂为膨胀性石墨粉与磷-氮系阻燃材料插层复合的形式(详见专利CN200510012018. 4)，其特点是遇火膨胀、 急速碳化；超低热导系数，隔绝热量传导；结构稳定、防止滴垂；膨胀性石墨粉与磷-氮系阻燃材料插层复合，无卤素挥发物，更加环保。本发明的防火中涂层，其另一特点是采用氨基树脂作成膜物质，如三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂等，其本身不燃，遇火膨胀，不产生有毒气体，既是成膜剂，又是理想的发泡剂，但更主要的是其活性氨基功能团在高温时与面漆中的成膜物质发生交联反应，形成网状交联超高分子，防止面漆中的有机成膜物分解释放小分子气体，从而避免了烟气的产生。该涂层在表面温度达到250°C时开始膨胀，隔绝热量进一步向底层传递，起到低温防火的作用。本发明的防火面漆，采用含羟基功能团的丙烯酸树脂或环氧树脂作为成膜物质，并添加脱水成碳催化剂(如聚合磷酸铵)及其他颜填料等构成。 其特点是遇火与中涂层发生交联反应，生成超高聚合物分子，并在成碳催化剂的作用下，快速成碳，不产生小分子挥发烟气，从而不但能够阻燃，而且能够净烟。本发明的防火面漆由于阻燃成分的添加量小，不影响涂料的各项理化指标，可配制成不同颜色，因而具有很高的装饰效果。本发明具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，通过上述三个部分形成的涂层，在钢结构上能形成具有更薄的涂层厚度、具有更高的耐火时限，同时具有好的装饰效果的防火涂层，实验证实，本发明抗火涂料总干膜厚度达1. 68mm时，其耐火时限达2小时，完全符合GB14907-2002的耐火标准。
图1 火灾升温时间/温度曲线图
具体实施例方式膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂的配制详见专利CN200510012018. 4，其余原料均为市售常用原料，配制时采用重量单位为Kg。实施例1
防火防锈底漆
硅酸钾树脂12
锌粉50
氧化锌2
氧化钛5
氧化镍3
氧化铋1
氧化钠0. 2
氧化硅10
氧化铝2
6
分散剂0.8水加至100防火中涂层漆三聚氰胺甲醛树脂50膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂15钛白粉10滑石粉8分散剂5增稠剂3水加水至100防火面漆羟基丙烯酸树脂15聚合磷酸铵20钛白粉20氧化锌8碳酸钙12成膜助剂2水适量至100实验例实际施工示例，涂布所用为实施例1中所制得的涂料。底漆层涂刷防火防锈底漆一遍，干膜厚度0. 15mm。中涂层涂刷防火中涂层漆3-4遍，总干膜厚度1. 6mm。面漆层涂刷防火面漆2遍，总干膜厚度0. 20mm总计干膜厚度1.95mm耐火时限2小时(GB14907-2002)实验结果表明本发明具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料在钢结构上能形成具有更薄的涂层厚度、具有更高的耐火时限，同时具有好的装饰效果的防火涂层，且完全符合 GB14907-2002的耐火标准。本实施例底漆层在580°C膨胀。中涂层在220°C膨胀。实施例2 防火防锈底漆硅酸钠树脂15锌粉20氧化锌3氧化钛10氧化镍1氧化铋5氧化钠0·5氧化硅8氧化铝8
分散剂0.4增稠流平剂0. 6水加至100防火中涂层漆脲醛树脂10膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂35钛白粉20滑石粉5水加至100防火面漆环氧树脂30聚合磷酸铵10钛白粉10氧化锌10碳酸钙10分散剂2润湿剂2成膜助剂0. 5增稠剂2.5杀菌剂1水适量加至100涂布实施例2中所制得的涂料，进行实际施工。底漆层涂刷防火防锈底漆1遍，干膜厚度0. 1mm。中涂层涂刷防火中涂层漆4-6遍，总干膜厚度2. 0mm。面漆层涂刷防火面漆3遍，总干膜厚度0. 30mm总计干膜厚度2. 40mm耐火时限3小时(GB14907-2002)实验结果表明本发明具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料在钢结构上能形成具有更薄的涂层厚度、具有更高的耐火时限，同时具有好的装饰效果的防火涂层，且完全符合 GB14907-2002的耐火标准。本实施例底漆层在560°C膨胀。中涂层在250°C膨胀。实施例3:防火防锈底漆硅溶胶13锌粉35氧化锌5氧化钛7氧化镍2氧化铋4
氧化钠0.3氧化硅5氧化铝5增稠流平剂0.2水加至100防火中涂层漆脲醛树脂30膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂20钛白粉10滑石粉10分散剂3增稠剂2水加至100防火面漆羟基丙烯酸树脂20聚合磷酸铵15钛白粉15氧化锌5碳酸钙15分散剂1润湿剂1成膜助剂1增稠剂1杀菌剂1水加至100涂布实施例3中所制得的涂料，进行实际施工。底漆层涂刷防火防锈底漆1遍，干膜厚度0. 1mm。中涂层涂刷防火中涂层漆4-6遍，总干膜厚度2. 0mm。面漆涂刷防火面漆1遍，总干膜厚度0. IOmm总计干膜厚度2. 20mm耐火时限2.5 小时(GB14907-2002)实验结果表明本发明具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料在钢结构上能形成具有更薄的涂层厚度、具有更高的耐火时限，同时具有好的装饰效果的防火涂层，且完全符合 GB14907-2002的耐火标准。本实施例底漆层在550°C膨胀。中涂层在250°C膨胀。实施例4:涂布实施例3中所制得的涂料，进行实际施工。1、底漆层涂刷防火防锈底漆1遍，干膜厚度0. 18mm。中涂层涂刷防火中涂层漆4-6遍，总干膜厚度1.2mm。
面漆层涂刷防火面漆3遍，总干膜厚度0. 30mm总计干膜厚度1.68mm耐火时限2小时(GB14907-2002)实验结果表明本发明具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料在钢结构上能形成具有更薄的涂层厚度、具有更高的耐火时限，同时具有好的装饰效果的防火涂层，且完全符合 GB14907-2002的耐火标准。本实施例底漆层在600°C膨胀。中涂层在250°C膨胀。
权利要求
1.一种具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，由独立分装的三个部分组成防火防锈底漆、遇火膨胀的防火中涂层漆和防火面漆，所述所述防火防锈底漆含有无机胶粘剂和锌粉，防火中涂层漆含有膨胀型阻燃剂和氨基树脂，防火面漆含有羟基丙烯酸树脂或环氧树脂和脱水成碳催化剂。
2.根据权利要求1所述的具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，所述无机胶粘剂为硅酸钾、硅酸钠、硅溶胶中的一种或其组合。
3.根据权利要求2所述的具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，所述防火防锈底漆的组成及重量百分比为无机胶粘剂12-15%， 锌粉20-50 %， 氧化锌2-5%， 氧化钛5-10%， 氧化镍1_3%， 氧化铋1_5%， 氧化钠0. 2-0. 5%, 氧化硅5-10%， 氧化铝2-8%， 分散剂0-0. 8%， 增稠流平剂0-0. 6 %， 水加至100%。
4.根据权利要求1所述的具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，所述膨胀性阻燃剂为膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂，所述氨基树脂为三聚氰胺甲醛树脂和/或脲醛树脂。
5.根据权利要求4所述的具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，所述防火中涂层漆的组成及其重量百分比为氨基树脂10-50%，膨胀性石墨复合磷氮阻燃剂15-35%，钛白粉=10-20%,滑石粉5-10%，分散剂0-5 %，增稠剂0-3 %，水加至100%。
6.根据权利要求1所述的具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，所述脱水成碳催化剂为聚磷酸铵。
7.根据权利要求1所述的具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料，所述防火面漆的组成及其百分含量为羟基丙烯酸树脂或环氧树脂15-30%， 聚磷酸铵10-20%， 钛白粉=10-20%, 氧化锌5-10%，碳酸钙=10-15%, 分散剂0-2 %， 润湿剂0-2 %， 成膜助剂0. 5-2%, 增稠剂0-2. 5%， 杀菌剂0-1 %， 水加至100%。
8.一种防火涂层结构，由权利要求1-7任一具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料涂刷而成，其特征在于其结构由里到外依次为防火防锈底漆层、防火中涂层和防火面漆层。
9.根据权利要求8所述的防火涂层结构，其中防火防锈底漆层的厚度为0.1-0. 2mm，防火中涂层的厚度为1. 2-2. Omm,防火面漆层的厚度为0. 1-0. 3mm。
全文摘要
本发明涉及一种“具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料”，其特征在于其含有三个部分高温时能够膨胀的防火防锈底漆、遇火能够膨胀的防火中涂层漆和防火面漆。实际施工中至少一层具有高温膨胀功能的防火防锈底漆、至少一层具有遇火膨胀功能的防火中涂层漆及至少一层具有自身本体阻燃无烟的装饰面漆，底漆、中涂层漆与面漆是有机与无机材料复合组成，在火灾时发生时，中涂层漆与面漆产生协效反应，从而达到底漆防火隔热、面漆阻燃净烟的效果。本发明具有多核结构的超薄钢结构抗火涂料在钢结构上能形成具有更薄的涂层厚度、具有更高的耐火时限，同时具有好的装饰效果的防火涂层，实验证实完全符合GB14907-2002的耐火标准。
文档编号C09D161/28GK102492323SQ20111039117
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者张佐连, 贾纬民 申请人:精碳伟业(北京)科技有限公司