一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料及其制备方法

本发明属于防火涂料制备领域，具体涉及一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料及其制备方法。

背景技术：

1、钢结构是现代建筑的主要结构类型之一，因其自重较轻，施工简单，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层、桥梁等领域。但钢结构建筑材料在防火方面存在难以避免的缺陷，因为钢结构的导热系数较高，因此发生火灾时钢结构会快速升温，并由此导致其机械性能急剧下降，造成建筑损毁和坍塌。

2、目前钢结构的防火性能主要由防火涂料提供，包括膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料两大类，其中非膨胀型防火涂料主要为石膏或水泥，具有使用成本低、极限耐火时间长等优势，是应用最广泛的钢结构防火涂料。但相比膨胀型防火涂料，非膨胀型防火涂料的干密度较大，且为厚涂型（涂层厚度约为3cm），涂层自重较大，在撞击或碰撞中都易造成防火涂层脱落，因此开发一种轻质非膨胀型钢结构防火涂料是急需解决的技术难题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料及其制备方法，解决了现有技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料，包括以下质量份的组分：100份石膏基、2-4份改性二氧化硅气凝胶、40-80份水以及0.7-2.8份缓凝剂。

4、进一步地，所述石膏基中包括50-100份半水石膏以及0-50份天然石膏。

5、进一步地，所述改性二氧化硅气凝胶是由二氧化硅气凝胶以2-20℃/min的升温速率升温至220-260℃，并在220-260℃的温度下焙烧1-3h制备。

6、进一步地，所述缓凝剂为：多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾以及丙烯酸钠中的至少一种。

7、一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

8、s1，将二氧化硅气凝胶以2-20℃/min的升温速率升温至220-260℃，并在220-260℃的温度下焙烧1-3h，制备出改性二氧化硅气凝胶；

9、s2，将50-100质量份半水石膏、0-50质量份天然石膏、2-4质量份改性二氧化硅气凝胶、40-80质量份水以及0.7-2.8质量份缓凝剂混合后，搅拌30min后，得到分散均匀的石膏基气凝胶涂料。

10、进一步地，所述改性二氧化硅气凝胶的加入量为半水石膏和天然石膏总重量的2%-4%。

11、进一步地，缓凝剂为：多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾以及丙烯酸钠中的至少一种。

12、上述防火涂料在涂刷钢结构建筑中的应用。

13、本发明的有益效果：

14、1、本发明公开的轻质石膏基气凝胶防火涂料的制备方法所制备的涂料，相比未添加二氧化硅气凝胶的石膏基防火涂料，其干密度和导热系数明显下降，极限耐火时间明显延长，且工艺过程简单，具有明显的工业价值；并且由于二氧化硅气凝胶粉末为超疏水性质，因此若使用未改性的二氧化硅气凝胶，完全无法与石膏乳液混合，也就不能制备石膏基气凝胶防火涂料。

15、2、本发明的石膏基由半水石膏和天然石膏组成可利用半水石膏易水化的特点，对低成本的天然石膏进行激发水化，从而在不降低轻质石膏基气凝胶防火涂料性能的基础上，有效降低成本。

技术特征：

1.一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料，其特征在于，包括以下质量份的组分：100份石膏基、2-4份改性二氧化硅气凝胶、40-80份水以及0.7-2.8份缓凝剂；

2.根据权利要求1所述的一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料，其特征在于，所述缓凝剂为：多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾以及丙烯酸钠中的至少一种。

3.权利要求1或2所述的一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述改性二氧化硅气凝胶的加入量为半水石膏和天然石膏总重量的2%-4%。

5.根据权利要求3所述的一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，缓凝剂为：多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾以及丙烯酸钠中的至少一种。

6.权利要求1-2任一项所述的一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料在涂刷钢结构建筑中的应用。

技术总结
本发明公开一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料及其制备方法，属于防火涂料制备领域；一种轻质石膏基气凝胶钢结构防火涂料，包括以下质量份的组分：100份石膏基、2‑4份改性二氧化硅气凝胶、40‑80份水以及0.7‑2.8份缓凝剂；其中，石膏基中包括50‑100份半水石膏以及0‑50份天然石膏；改性二氧化硅气凝胶是由二氧化硅气凝胶以2‑20℃/min的升温速率升温至220‑260℃，并在220‑260℃的温度下焙烧1‑3h制备；相比于没有使用改性二氧化硅气凝胶制备的涂料而言，该防火涂料干密度和导热系数明显下降，极限耐火时间明显延长，且工艺过程简单，具有明显的工业价值。

技术研发人员：沈万玉,王学辉,黄嘉欣,汪箭
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5