一种可厚膜涂装的膨胀型金属结构防火涂料及制备方法与流程

本技术涉及金属构件耐火保护的领域，更具体地说，它涉及一种可厚膜涂装的膨胀型金属结构防火涂料及制备方法。

背景技术：

1、由于具有自重轻、强度高、抗震性能优、施工方便等优点，钢结构设计被大量应用于城市建筑，但钢结构存在一个致命的弱点：当钢材的温度达到540℃时，钢结构的承载能力降低为原先的一半。一旦发生火灾，裸钢结构的耐火极限只有15分钟，达到该温度将导致建筑物坍塌，会对人的生命造成非常严重的威胁。因此，在钢结构表面涂刷一层防火涂料显得尤为重要。

2、为了提高美观性，相关技术中通常使用较薄的膨胀型防火涂料，比如一种膨胀型防火材料，包括成膜树脂氯化橡胶改性的丙烯酸树脂、碳化剂季戊四醇、发泡剂三聚氰胺和催化剂聚磷酸铵。火灾发生后，成膜树脂软化，发泡剂三聚氰胺遇热分解放出不燃性气体，促使碳化剂与催化剂相互作用，形成海绵状的碳化层，对热量及火焰进行阻隔，有效减少了热量的传递，延缓了钢结构的升温。

3、但是，使用过程中发现，较薄的膨胀型防火涂层在钢材转运过程中或长期使用后，会出现开裂、空鼓、脱落等漆膜问题，影响了涂料的耐火极限，难以满足高耐火极限的需求，限制了膨胀型防火涂层的使用。

技术实现思路

1、为了减少涂层在钢材转运过程中或长期使用后开裂、空鼓甚至脱落的情况发生，提高涂料的耐火极限，扩大膨胀型防火材料的使用范围，本技术提供一种可厚膜涂装的膨胀型金属结构防火涂料。

2、第一方面，本技术提供一种可厚膜涂装的膨胀型金属结构防火涂料，采用如下的技术方案：

3、一种可厚膜涂装的膨胀型金属结构防火涂料，包括a组分和b组分，所述a组分包括：

4、成膜树脂10-20份；

5、阻燃颜填料10-20份；

6、成炭剂2-8份；

7、催化剂5-10份；

8、发泡剂5-10份；

9、助剂1-10份；

10、去离子水10-20份；

11、所述b组分包括：

12、固化剂10-20份；

13、阻燃耐火无机材料6-20份；

14、所述成膜树脂为改性丙烯酸树脂，所述改性丙烯酸树脂的制备方法为：

15、s1，将异佛尔酮二异氰酸酯三聚体和羟基封端二苯基聚硅氧烷混合，保温反应，得混合物a；s2，将混合物a、苯乙烯和丙烯酸丁酯混合，催化反应，得混合物b；

16、s3，将混合物b与无水乙醇混合反应，抽除过量无水乙醇，即得。

17、通过采用上述技术方案，使用异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、羟基封端二苯基聚硅氧烷和丙烯酸单体混合反应，制备得到具有超支化结构的改性丙烯酸树脂，超支化结构的形成有效提高了成膜树脂的固含量。同时，超支化结构具有低粘度的特性。有效降低了成膜树脂的粘度，提高了成膜树脂的成膜性。此外，超支化聚合物的球形结构可以在固化反应时伸展，进一步减少反应收缩率，改善了涂层断裂剥落的情况，从而提高了涂层质量。

18、优选的，所述苯乙烯与丙烯酸丁酯的重量比为1:(0.5-1.2)。

19、通过采用上述技术方案，当苯乙烯和丙烯酸丁酯的重量比大于1:(0.5-1.2)时，所得树脂的附着能力提高，有效减少了裂缝空鼓的情况发生。但是，提高了最低成膜温度，使树脂成膜的温度提高，不利于涂料的使用。当苯乙烯和丙烯酸丁酯的重量比小于1:(0.5-1.2)时，树脂的附着能力下降。当苯乙烯和丙烯酸丁酯的重量比处于1:(0.5-1.2)的范围内时，成膜树脂的最低成膜温度较低，在室温下，成膜树脂即可相互粘结，形成涂膜，便于涂料的固化成膜。

20、优选的，s3中，抽除过量无水乙醇后，将所得的树脂、环氧树脂、己二酰肼、氧化钴和二乙二醇丁醚混合反应。

21、优选的，环氧树脂与所得树脂的重量比为1:(3.5-5)。

22、优选的，所述环氧树脂的环氧当量为190-450。

23、通过采用上述技术方案，由于环氧树脂分子中含有大量的羟基和醚基等极性基团，在固化过程中小分子副产物的生成量较少，固化收缩率较小，进一步有效减少了裂纹的产生。同时，活泼的环氧基之间形成的键合作用更牢固，有效提高了涂层的交联密度，从而提高了涂层强度，有效减少了粉化脱落等情况的发生。环氧当量为190-450的环氧树脂的玻璃化温度较低，使用环氧当量为190-450的环氧树脂制得的成膜树脂的最低成膜温度较低，便于涂料固化成膜。

24、优选的，所述固化剂为1-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-十一烷基咪唑中的一种或多种。

25、通过采用上述技术方案，1-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-十一烷基咪唑都是咪唑类固化剂，可以促使树脂在较低的温度下固化，便于涂层的形成。

26、优选的，所述阻燃耐火无机材料为膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、膨胀云母和高温无机硅酸铝纤维中的一种或多种。

27、优选的，所述阻燃耐火无机材料为膨胀蛭石、膨胀云母和高温无及硅酸铝纤维的混合物，且所述膨胀蛭石、膨胀云母和高温无机硅酸铝纤维的重量比为1:(0.7-1.2):(1-2)。

28、通过采用上述技术方案，通过添加膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、膨胀云母和高温无机硅酸铝纤维等材料，可以有效提高固含量。同时，膨胀蛭石和膨胀云母在不同温度下膨胀，当火灾发生时，成膜树脂在火焰的作用下变软，膨胀蛭石首先发生膨胀，对热量进行初步隔离，然后，碳化剂和催化剂在热量的作用下，使成膜树脂内缓慢生成海绵体，延缓热量的传递。当温度持续升高至大于400℃时，膨胀云母迅速膨胀，进一步减少热量的传递。如此设置，通过碳化层和无机材料的协同作用，延缓热量的传递，有效提高了防火涂料的耐火极限，扩大了膨胀型防火涂料的使用范围。高温无机硅酸铝纤维则对防火涂层的强度进行增强，有效减少了涂层裂纹、脱落的情况发生，延长了涂层的使用寿命。

29、第二方面，本技术提供一种可厚膜涂装的膨胀型金属结构防火涂料的制备方法，采用如下的技术方案：

30、一种可厚膜涂装的膨胀型金属结构防火涂料的制备方法，将阻燃颜填料、成炭剂、催化剂、发泡剂、助剂、成膜树脂和去离子水搅拌混合，得到a组分；将固化剂和阻燃耐火无机材料搅拌混合，得到b组分；将a组分与b组分混合，即得防火涂料。

31、通过采用上述技术方案，将防火涂料设置为双组份涂料，并将成膜树脂和固化剂分设于两种组分中，减少树脂提前固化，导致树脂变质失效的情况发生，保证涂料的正常使用。使用时，将两种组分混合，成膜树脂在固化剂的作用下固化成膜，保证了涂料的正常使用。

32、综上所述，本技术具有以下有益效果：

33、1、本技术中优选采用异佛尔酮二异氰酸酯三聚体和羟基封端二苯基聚硅氧烷对丙烯酸树脂进行改性，由于异佛尔酮二异氰酸酯三聚体具有超支化结构，在保证涂料固含量的同时，有效降低了涂料的粘度，便于涂料的厚膜涂装，此外，由于超支化结构和硅烷还具有较好的弹性，进一步有效减少了涂层在固化过程中的收缩，从而进一步减少了粉化、裂纹等情况的发生；

34、2、本技术中还通过环氧树脂进一步对改性丙烯酸树脂进行改性，提高涂料的粘结性能，便于涂料厚膜涂装工作的进行，并进一步通过控制环氧树脂的环氧当量，调控涂料的成膜固化温度，便于涂料的使用。