本发明涉及防火材料领域，具体而言，涉及一种水性薄型钢结构防火涂料、防火泥及其制备方法。
背景技术：
：钢结构兼具高轻度、质量轻、装配简单、施工速度快、抗震性好等优异特性，被越来越广泛地应用在公共建筑及民用建筑中，特别是在一些超高层或者较大跨度的公共建筑上显示除了极大的优势，目前装配式的钢结构建筑也得到了广泛的发展。不可忽视的是钢结构的耐火性能，由于钢结构在自身温度达到538℃时，其机械强度迅速下降，极易垮塌。大量实验表明，在防火措施的情况下，钢结构仅能在发生火灾后的15-20分钟内保证其承载能力，因此必须对钢结构表面进行防火保护措施。常用的方式是在钢结构表面涂刷防火涂料，起到防火隔热的效果，其可在30-180min内保证钢结构的承载能力。目前主要有非膨胀型和膨胀型防火涂料，膨胀型防火涂料在未受热时状态正常，受热时被动膨胀，起到保护钢结构的作用。早期人们主要采用溶剂型的膨胀型防火涂料，随着世界各国对环境问题的重视，水性膨胀型防火涂料被应用到更多的工程实例中。然而，目前的防火涂料中较好的产品，耐火极限不高，防火性能不够理想且水性粘结力较小，无法进行工厂预涂装，如果进行工程预涂装后会造成运输途中防火涂层的脱落。鉴于此，本发明提供一种耐火极限高、粘结力强的防火涂料。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种水性薄型钢结构防火涂料及其制备方法，旨在解决现有技术中的防火涂料的耐火极限低、粘结力弱的问题。本发明的第二目的在于提供一种水性薄型钢结构防火泥，用于调制上述水性薄型钢结构防火涂料。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种水性薄型钢结构防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；防火泥按重量份数计包括：骨料13～24份、生物质粉末4～7份、石墨2～4份、增韧剂2～4份、甲基纤维素醚1～3份、纳米二氧化硅0.5～1.5份、氧化淀粉2～4份以及双季戊四醇4～6份；防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂35～45份、防水剂14～17份、润湿剂0.1～0.3份、分散剂0.4～0.6份、消泡剂0.1～0.3份、甲基硅酸钠3～5份。一种上述防火涂料的制备方法，其包括：按重量份数，将骨料、生物质粉末、石墨、增韧剂、甲基纤维素醚、纳米二氧化硅、氧化淀粉、双季戊四醇混合，得到防火泥；按重量份数，将无机硅阻燃剂、防水剂、润湿剂、分散剂、消泡剂和甲基硅酸钠混合，得到防火液；将防火泥与防火液按照质量比1：0.8～1.2混合。一种水性薄型钢结构防火泥，其按重量份数计包括：骨料13～24份、生物质粉末4～7份、石墨2～4份、增韧剂2～4份、纳米二氧化硅0.5～1.5份、甲基纤维素醚1～3份、氧化淀粉2～4份以及双季戊四醇4～6份。与现有技术相比，本发明的有益效果例如包括：本发明提供的这种水性薄型钢结构防火涂料，采用水性无机材料和有机材料相结合的方式，提升了涂料的粘结力。其采用无机膨胀材料(例如无机硅阻燃剂)为主要的阻燃材料，经火焰炙烤能够形成坚硬的无机发泡层，可以有效避免有机碳层的击穿或脱落；加入的绿色环保的纳米二氧化硅材料在高温下膨胀形成密集网状膨胀体骨架，可有效增强无机膨胀层。碳层复配中加入生物质天然粉末和有机成碳物质(诸如石墨、双季戊四醇和氧化淀粉等)，在无机喷张体中形成细小碳层空腔，可有效阻隔温度的传导。经这种水性薄型钢结构防火涂料喷涂后的钢结构材料表面涂膜层遇火高温炙烧时，防火涂层迅速隆起无氧大气泡，形成多层“多炭联生共聚的高密度硬质膜壳”，可有效阻挡火焰灼烧钢结构材料，对钢结构形成长时间的隔热保护。同时，涂装后得到的防火涂层，粘结力高、强度高、耐刮擦、耐碰撞，适合钢构厂做为装配式钢构件预涂装。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本实施方式提供一种水性薄型钢结构防火涂料，其包括配合使用的(a)防火泥和(b)防火液，即在使用前，将防火泥与防火液在室温下混合搅拌均匀即可。其中，(a)防火泥按重量份数计包括：骨料13～24份、生物质粉末4～7份、石墨2～4份、增韧剂2～4份、甲基纤维素醚1～3份、纳米二氧化硅0.5～1.5份、氧化淀粉2～4份以及双季戊四醇4～6份。或者，防火泥按重量份数计包括：骨料17～19份、生物质粉末5～6份、石墨2.5～3.5份、增韧剂2.7～3.2份、甲基纤维素醚1.4～2.8份、纳米二氧化硅0.7～1.3份、氧化淀粉2.4～3.3份以及双季戊四醇4.7～5.4份。或者，防火泥按重量份数计包括：骨料18.5份、生物质粉末5.5份、石墨3份、增韧剂3份、甲基纤维素醚2份、纳米二氧化硅1份、氧化淀粉3份以及双季戊四醇5份。进一步地，骨料包括按重量份数计的下列组分：硅藻土3～6份、膨润土4～7份、堇青石粉1～3份、膨胀珍珠岩粉3～5以及蓝晶石粉2～3份。或者，骨料按重量份数计包括：硅藻土4～5份、膨润土4～5份、堇青石粉1.5～2.5份、膨胀珍珠岩粉3～4以及蓝晶石粉2.5～3份。进一步地，增韧剂为高分子可溶性胶粉，所述高分子可溶性胶粉包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯和羟丙基甲基纤维素。进一步地，生物质粉末包括植物秸秆粉末或木材粉末。(b)防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂35～45份、防水剂14～17份、润湿剂0.1～0.3份、分散剂0.4～0.6份、消泡剂0.1～0.3份、甲基硅酸钠3～5份。或者，防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂38～42份、防水剂15～16份、润湿剂0.15～0.25份、分散剂0.45～0.55份、消泡剂0.15～0.25份、甲基硅酸钠3～4份。或者，防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂40份、防水剂15.6份、润湿剂0.2份、分散剂0.5份、消泡剂0.2份、甲基硅酸钠3.5份。进一步地，防水剂为有机硅树脂。进一步地，润湿剂为阴离子型表面活性剂，所述阴离子型表面活性剂包括由烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐和磷酸酯组成的群组中选择的至少一个。进一步地，分散剂包括由六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠和水玻璃组成的群组中选择的至少一个。进一步地，消泡剂包括乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚组成的群组中选择的至少一个。本实施方式进一步提供一种上述防火涂料的制备方法，其包括：按重量份数，将骨料、生物质粉末、石墨、增韧剂、甲基纤维素醚、纳米二氧化硅、氧化淀粉、双季戊四醇混合，得到防火泥；按重量份数，将无机硅阻燃剂、防水剂、润湿剂、分散剂、消泡剂和甲基硅酸钠混合，得到防火液；将防火泥与防火液按照质量比1：0.8～1.2(或者1：0.9～1.1)混合。这种防火涂料的涂装工艺包括：a.将钢构件除锈去污；b.使用前，将防火泥与防火液按照质量比1：0.8～1.2混合，再次充分搅拌即可使用(按4小时内用量配制防火涂料，调配好的防火涂料在4小时内使用，超时会逐渐稠化)。c.将配置好的防火涂料均匀喷涂在钢结构表面，每遍涂布量为1.1～1.5kg/m2，第一遍表面干固后再涂刷第二遍，共需涂刷三遍，涂层厚度为5～7mm；如天热干燥，底涂料变稠不易喷涂时，可适当加水再搅拌均匀后使用。d.第三遍刷完约48小时干燥后须喷涂罩面保护漆或涂料，罩面漆或涂料采用抗碱涂料。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：实施例1本实施例提供一种水性薄型钢结构防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；防火泥按重量份数计包括：骨料13份、植物秸秆粉末7份、石墨4份、高分子可溶性胶粉2份、甲基纤维素醚3份、纳米二氧化硅0.5份、氧化淀粉4份以及双季戊四醇4份；防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂45份、有机硅树脂14份、阴离子型表面活性剂0.1份、三聚磷酸钠0.6份、乳化硅油0.3份、甲基硅酸钠5份。其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：0.8混合搅拌均匀。实施例2本实施例提供一种水性薄型钢结构防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；防火泥按重量份数计包括：骨料24份、植物秸秆粉末4份、石墨2份、高分子可溶性胶粉4份、甲基纤维素醚1份、纳米二氧化硅1.5份、氧化淀粉2份以及双季戊四醇6份；防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂35份、有机硅树脂17份、阴离子型表面活性剂0.3份、焦磷酸钠0.4份、乳化硅油0.1份、甲基硅酸钠3份。其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：1.2混合搅拌均匀。实施例3本实施例提供一种水性薄型钢结构防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；防火泥按重量份数计包括：硅藻土4.8份、膨润土5.3份、堇青石粉2份、膨胀珍珠岩粉3.7、蓝晶石粉2.7份、植物秸秆粉末5.5份、石墨3份、高分子可溶性胶粉3份、甲基纤维素醚2份、纳米二氧化硅1份、氧化淀粉3份以及双季戊四醇5份。防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂40份、有机硅树脂15.6份、阴离子型表面活性剂0.2份、焦磷酸钠0.5份、乳化硅油0.2份、甲基硅酸钠3.5份。其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：1混合搅拌均匀。实施例4本实施例提供一种水性薄型钢结构防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；防火泥按重量份数计包括：硅藻土3份、膨润土4份、堇青石粉3份、膨胀珍珠岩粉3、蓝晶石粉3份、木材粉末6份、石墨2.5份、高分子可溶性胶粉3.2份、甲基纤维素醚1.4份、纳米二氧化硅1.2份、氧化淀粉3.3份以及双季戊四醇5.4份。防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂42份、有机硅树脂15份、阴离子型表面活性剂0.25份、六偏磷酸钠0.45份、聚氧丙烯甘油醚0.25份、甲基硅酸钠3份。其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：0.8混合搅拌均匀。实施例5本实施例提供一种水性薄型钢结构防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；防火泥按重量份数计包括：硅藻土6份、膨润土7份、堇青石粉1份、膨胀珍珠岩粉5、蓝晶石粉2份、木材粉末5份、石墨3.5份、高分子可溶性胶粉2.7份、甲基纤维素醚2.8份、纳米二氧化硅0.9份、氧化淀粉2.4份以及双季戊四醇4.7份。防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂38份、有机硅树脂15份、阴离子型表面活性剂0.15份、六偏磷酸钠0.55份、聚氧丙烯甘油醚0.15份、甲基硅酸钠4份。其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：1混合搅拌均匀。效果实验例1防火性能测试：在300mm*200mm*5mm的钢板上涂刷实施例3提供的防火涂料5mm(实验组)，以普通钢板为空白实验组。耐火极限测试方法参照gb14907-2002.测试结果如下所示：(1)普通钢板(即空白试验)表1.白板的防火性能测试结果时间正面火焰温度背温是否穿火1min950356否2min950540否(2)实施例3防火涂料(实验组)表2.防火涂料的防火性能测试结果时间正面火焰温度背温是否穿火1min95025否3min95065否5min95076否10min950115否15min950135否20min950165否30min950210否40min950256否50min950263否60min950280否70min950285否80min950290否90min950288否100min950287否110min950289否120min950285否对比可知，涂装本发明实施例3提供的防火涂料的钢板，在相同正面火焰温度下耐受极限长达120min，且背温远低于普通钢板，由此可见，该防火涂料具有优异的防火性能。效果实验例2采用国家标准《钢结构防火涂料通用技术条件》(gb14907-2002)对本发明实施例3提供的防火涂料进行检测，结果如表3所示：表3.防火涂料性能检测结果由表4可知，本发明实施例3提供的这种防火涂料各项指标都符合国家标准，且部分指标远优于国家标准，例如该防火涂料的耐火极限为1.8、粘结强度为0.65等。另外，将其它实施例提供的防火涂料进行上述实验，其结果与实施例3基本一致，故不逐一赘述。尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。当前第1页12