钢结构超薄膨胀型防火涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种钢结构超薄膨胀型防火涂料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 在实际应用中，钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美 感造型的需要;还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲，拉伸的缺陷。因此钢材受到了建筑行 业的青睐，单层，多层，摩天大楼，厂房，库房，候车室，候机厅等采用钢材都很普遍。但是，钢 材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点，抗拉及 弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。钢结构通常在450-650°C温度中就会失去承载 能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加 保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。因此， 在钢结构建筑中一般会使用防火涂料。
[0003] 超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度3mm(含3mm)以内，装饰效果较好，高温时能 膨胀发泡，耐火极限一般在2h以内的钢结构防火涂料。超薄膨胀型钢结构防火涂料施工可 采用喷涂、刷涂或辊涂，一般使用在耐火极限要求在2h以内的建筑钢结构上。各种轻钢结 构、网架等多采用该类型防火涂料进行防火保护。目前，高层钢结构建筑日趋增多，尤其是 一些超高层建筑，采用钢结构材料更为广泛。高层建筑一旦发生火灾事故，火不是在短时间 内就能扑灭的，这就要求我们在建筑设计时，加大对建筑材料的防火保护，以增强其耐火极 限，并在建筑内部制订必要的应急方案，以减少人员伤亡和财产损失。
[0004] 现有的钢结构防火涂料中，公开号CN 104962153 A(申请号201510422702.3)的专 利公开了一种超薄耐候型钢结构防火涂料及其制备方法，包含组分及重量比如下:基料12-20%、膨胀阻燃体系40-50%、颜填料10-18%、溶剂12-20%、及助剂2-5%;所述膨胀阻燃体系包 含组分及重量比如下：脱水催化剂42-52%、成炭剂25-45%、及发泡剂10-25%。公开号CN 104789068 A(申请号201510187922.2)的专利公开了一种钢结构防火涂料，各组成成分质 量份数为：成膜基料30-40份，辅助基料2-5份，助燃剂2-5份，发泡剂20-30份，稳定剂5-10 份，功能颜填料10-15份，溶剂5-10份，分散剂剂0.5-1份，消泡剂剂0.5-1份。公开号CN 104559781 A(申请号201310497053.4)的专利公开了一种改良钢结构防火涂料，由以下重 量份数的原料制成:水性树脂20-35份;水玻璃10-20份;二氧化钛2-4份;钛白粉18-26份;氯 化石蜡6-10份;季戌四醇5-10份。
[0005] 目前市面上存在的钢结构防火涂料比较多，很多配方较为复杂，成本较高，而且还 会存在毒性，影响人体健康。
【发明内容】
[0006] 针对现有钢结构防火涂料的不足，本发明的目的之一在于提供一种钢结构超薄膨 胀型防火涂料，工艺流程简单，施工操作方便，降低了工程总费用，又使钢结构得到了有效 的防火保护，可同时起到装饰、耐候的作用。另一目的就是提供上述钢结构超薄膨胀型防火 涂料的制备方法。
[0007] 本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的： 钢结构超薄膨胀型防火涂料，取下述重量配比的主要原料制备而成：聚磷酸铵17-20 份，三聚氰胺10-15份，季戊四醇6-10份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液6-12份，热塑性丙烯酸树 月旨4-8份，聚氯乙烯树脂5-10份，轻质碳酸钙3-7份，甲基纤维素2.5-3.5份，去离子水18-26 份，增稠剂1-2份，分散剂3.5-5.0份，消泡剂0.1-0.3份。
[0008] 钢结构超薄膨胀型防火涂料，优选的方案为，取下述重量配比的主要原料制备而 成:聚磷酸铵18-19份，三聚氰胺12-14份，季戊四醇7-9份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液8-10份， 热塑性丙烯酸树脂5-7份，聚氯乙烯树脂7-9份，轻质碳酸钙4-6份，甲基纤维素2.8-3.2份， 去离子水21-23份，增稠剂1.3-1.8份，分散剂4.0-4.5份，消泡剂0.15-0.25份。
[0009] 钢结构超薄膨胀型防火涂料，更加优选的方案为，取下述重量配比的主要原料制 备而成:聚磷酸铵18.5份，三聚氰胺13份，季戊四醇8份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液9份，热塑 性丙烯酸树脂6份，聚氯乙烯树脂8份，轻质碳酸钙5份，甲基纤维素3份，去离子水22份，增稠 剂1.5份，分散剂4.3份，消泡剂0.2份。
[0010] 上述防脱裂的钢结构超薄膨胀型防火涂料的制备方法，步骤如下： (1) 将轻质碳酸钙置于超微粉碎机中，机械粉碎20-30分钟，取出，倒入搅拌机中，加入 热塑性丙烯酸树脂，搅拌20-30分钟，加热至45°C_50°C，保温处理40-50分钟； (2) 将聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇置于超微粉碎机中，机械粉碎20-30分钟，置于高 速分散机中，先以转速1000r/min-1200r/min运行20-30分钟，再以转速2600r/min-2900r/ min运行50-60分钟，加入步骤（1)所得产物和甲基纤维素，再次启动高速分散机以转速 2600r/min-2900r/min 运行 25-35分钟； (3) 将步骤(2)所得产物倒入带有温度计的反应釜中，加入去离子水，静置2-3小时，加 热至140-160°C时加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液和聚氯乙烯树脂，保温反应3-4小时，冷却至 室温，加入氢氧化钠，调节pH为7.8-8.3; (4) 将增稠剂、分散剂和消泡剂依次加入到步骤(3)所得产物中，搅拌均匀，均衡升温至 130-150°C，保温2-4小时，真空蒸馏除水至含水量为4%-6%，降至室温，加入氢氧化钠，调节 口!1为6.8-7.2，在150-170°(3下喷雾干燥，迅速冷却至室温 ； (5) 对步骤(4)所得产物进行检验，检测合格后，过滤包装，得钢结构超薄膨胀型防火涂 料。
[0011] 上述钢结构超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案在于:步骤(1)优选搅拌 速度为140-180r/min，更加优选搅拌速度为160r/min。
[0012] 上述钢结构超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案在于:步骤(1)优选加热 至47°C_49°C，更加优选加热至48°C。
[0013] 上述钢结构超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案在于:步骤(3)优选调节 pH为7.9-8.1，更加优选调节pH为8.0。
[0014] 上述钢结构超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案在于:步骤(4)优选均衡 升温至135-145°C，更加优选均衡升温至140°C。
[0015] 上述钢结构超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案在于:步骤(4)优选真空 蒸馏除水至含水量为4.5%-5.5%，更加优选真空蒸馏除水至含水量为5%。
[0016] 上述钢结构超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案在于：步骤(4)优选在 155-165°C下喷雾干燥，更加优选在160°C下喷雾干燥。
[0017] 使用方法：加水调至稠状（水的用量为钢结构超薄膨胀型防火涂料质量的30%-40%)，搅拌均匀，放置10分钟后再次搅拌均匀即可使用，施工温度最好在0°C以上。
[0018] 本发明的有益效果主要体现在： 1、本发明钢结构超薄膨胀型防火涂料工艺流程简单，施工操作方便，降低了工程总费 用，又使钢结构得到了有效的防火保护，可同时起到装饰、耐候的作用。
[0019] 2、本发明钢结构超薄膨胀型防火涂料起到隔热、降低密度的作用，减轻了钢结构 的负载，性能优良，具有防火、防潮防霉的特点，而且原料易得，成本低。
[0020] 3、本发明钢结构超薄膨胀型防火涂料粘结效果好，抗裂性能好，产品韧度好，耐冲 击性高，具有耐候耐水性好、流平性好、装饰性好等特点。
[0021] 4、本发明钢结构超薄膨胀型防火涂料在受火时缓慢膨胀发泡形成致密坚硬的防 火隔热层，该防火层具有很强的耐火冲击性，延缓了钢材的温升，有效保护钢构件。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例和实验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
[0023] 主要原料简介如下： 聚磷酸铵:为白色结晶或无定形微细粉末，无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳 定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂。含磷量高达30%_32%，含氮为14%_16%。这类阻燃剂 最突出的特征是燃烧时的生烟量极低，不产生卤化氢。常用于膨胀型防火涂料、防火建筑板 材卷材、热塑料聚烯烃和不饱和芳香烃塑料、聚氨酯泡沫、环氧树脂和不饱和树脂、电缆和 橡胶、电子元器件塑材、纤维织物。
[0024]三聚氰胺:是白色单斜晶体，几乎无味，微溶于水，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二 醇、甘油、吡啶等，不溶于丙酮、醚类。不可燃，在常温下性质稳定。三聚氰胺是氨基氰的三聚 体，由它制成的树脂加热分解时会释放出大量氮气，因此可用作阻燃剂。可用于塑料及涂料 工业，其改性树脂可做色泽鲜艳、耐久、硬度好的金属涂料。其还可用于坚固、耐热装饰薄 板，合成防火层板的粘接剂，防水剂的固定剂或硬化剂等。
[0025]季戊四醇:为白色粉末状结晶，主要用在涂料工业中，可用以制造醇酸树脂涂料， 能使涂料膜的硬度、光泽和耐久性得以改善。它也用作色漆、清漆和印刷油墨等所需的松香 脂的原料，并可制干性油、阴燃性涂料和舫空