一种厚型钢结构防火防辐射涂料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂料技术领域，更具体地，本发明涉及一种厚型钢结构防火防辐射涂 料。
【背景技术】
[0002] 随着工业化进程的发展，尤其是在大中型城市的建设当中，钢结构以其快速方便 的施工优越性，已经成为很重要的一个建筑应用材料，作为金属材质的钢构建设，多应用于 标准厂房、大型体育场馆、机场、桥梁、立体车库以及核建筑物中。但钢结构的耐火性能且远 不如砖混结构，钢材的临界温度为540Γ，达到这一温度，它的承载能力将降低一半左右。一 般的火灾中，15min左右即可达到这一温度，从而导致建筑物的坍塌。这一特性决定了钢结 构建筑物必须采取相应的防火措施，通常会在钢结构表面涂刷防火涂料以保证其耐火性 能。此外，用于核建筑物，如核电站时，还希望上述防火涂料同时具备防福射的功能，这样可 以避免使用铅板，既减少成本，又可减少中毒的发生。
[0003] 现有技术中使用的厚型钢结构防火涂料，一方面，仅仅能起到一些耐风蚀作用，无 法与钢结构很好的粘固在一起，使用寿命短，另一方面，也不具备防辐射的功能，难以使用 在核建筑物中。
[0004] 因此，非常需要通过配方的改进，提供一种能够与钢结构基层很好的结合在一起， 使其寿命长，粘结性能好且具备优异的防火、防辐射功能的涂料。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种厚型钢结构防火防辐射涂料，由 粉料和水组成，按重量比例计，所述粉料与水比例为1:0.6-1:1.5;所述粉料按重量份数计， 包括以下成分： 防火填料 20-50份 主粘合剂 35-45份
[0006] 辅助粘合剂 3-8份 硅灰石粉 5-15份 云母粉 7-15份 双氨基聚乙二醇修饰超支化聚吡咙 8-15份
[0007] 聚苯并咪唑改性介孔硅 8-] 5份 KH-560 545份 氧化石墨烯 5-15份；
[0008] 优选地，所述粉料与水比例为1:1.4;所述粉料按重量份数计，包括以下成分： 防火填料 45'份 主粘合剂 40份 辅助粘合剂 6份 硅灰石粉 It份
[0009] 云母粉 10份 双氨基聚乙二醇修饰超支化聚歌咙 9份 聚苯并咪唑改性介孔硅 10份 KH-560 12 份 氧化石墨烯 .10份。
[0010] 在一种实施方式中，所述防火填料为膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、空心玻璃微珠、海泡 石中的一种或几种;优选地，所述防火填料为空心玻璃微珠。
[0011] 在一种实施方式中，所述主粘合剂为硅酸盐水泥、高铝水泥中的一种或两种;优选 地，所述主粘合剂为尚错水泥。
[0012] 在一种实施方式中，所述辅助粘合剂为聚乙烯醇。
[0013] 在一种实施方式中，所述双氨基聚乙二醇修饰超支化聚吡咙由以下方法制备而 成：
[0014] (1)制备萘酐封端超支化聚吡咙溶液
[0015]在完全干燥的三口烧瓶中加入1摩尔的三酐和适量间甲酚，在惰性气体保护下搅 拌，当三酐完全溶解后，加入0.5~1.2摩尔的四胺，在室温下搅拌30min后，加热至75~85 °C，反应3.5~4.5h，再在175~185 °C下，反应3.5~4.5h;反应结束后，降至室温，即得萘酐 封端超支化聚啦呢溶液；
[0016] (2)制备双氨基聚乙二醇修饰超支化聚吡咙
[0017]往步骤（1)得到的萘酐封端超支化聚吡咙溶液中，加入0.3~2摩尔的双氨基聚乙 二醇，在惰性气体保护下室温搅拌30min后，加热至75~85°C，反应3.5~4.5h，再在175~ 185 °C下，反应3.5~4.5h;反应结束后，降至室温，把溶液倒入甲醇中，有沉淀析出；用甲醇 反复洗涤去除溶剂后过滤后，于真空烘箱中50°C下烘干22~24h，即得双氨基聚乙二醇修饰 超支化聚吡咙。
[0018] 在一种实施方式中，所述三酐为1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐;所述用于 制备所述双氨基聚乙二醇修饰超支化聚吡咙的四胺选自3,3'_二氨基联苯胺、3,3'，4,4'_ 四氛基二苯酿、3,3'，4,4'_四氛基二苯讽、3,3'，4,4'_四氛基二苯甲酬、1，2,4,5_四氛基 苯、1，2,5,6_四氨基萘中的任意一种或多种;优选地，所述用于制备所述双氨基聚乙二醇修 饰超支化聚吡咙的四四胺为3,3'，4,4'_四氨基二苯醚。
[0019] 在一种实施方式中，所述双氨基聚乙二醇的平均聚合度选自44、89、112、135、180、 226、453、1135以及2271中的任意一种;优选地，所述双氨基聚乙二醇的平均聚合度为226。
[0020] 在一种实施方式中，所述聚苯并咪唑改性介孔硅由以下方法制备而成：
[0021 ] (1)氨基封端聚苯并咪唑预聚物的制备
[0022]将0.1摩尔四胺先溶解在含有85wt%五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将 0.05~0.09摩尔的二酸加入到反应液中，在220°C反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然 后用氨水中和，过滤，于l〇〇°C下真空干燥，得到氨基封端聚苯并咪唑预聚物；
[0023] (2)硅烷改性介孔硅的制备
[0024] 在1000mL的带有搅拌器、温度计及冷凝管的金属反应容器中加入去离子水100mL、 KH-560 lg后，在搅拌下缓慢地加入介孔硅20g，室温下反应30分钟后通过过滤得到硅烷改 性介孔硅；
[0025] (3)聚苯并咪唑改性介孔硅的制备
[0026] 在300mL的烧杯中加入上述氨基封端聚苯并咪唑预聚物1.8g，二甲基亚砜150mL， 在70°C搅拌溶解后，加入上述硅烷改性介孔硅15g并升温至80°C搅拌混合2小时;然后将混 合物倒入去离子水中，并过滤，将滤饼在120°C真空干燥4小时得到聚苯并咪唑改性介孔硅。 [0027]在一种实施方式中，所述二酸选自己二酸、戊二酸、庚二酸、癸二酸、十二烷二酸、 对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,2'_联苯二甲酸、4,4'_联苯二甲酸以及5-氨基间苯二甲酸中的 任意一种或多种;所述用于制备所述聚苯并咪唑改性介孔硅的四胺选自3,3'_二氨基联苯 胺、3,3'，4,4'_四氨基二苯醚、3,3'，4,4'_四氨基二苯砜、3,3'，4,4'_四氨基二苯甲酮、1， 2,4,5_四氨基苯、1，2,5,6_四氨基萘中的任意一种或多种;优选地，所述用于制备所述聚苯 并咪唑改性介孔硅的四胺为3，3 二氨基联苯胺。
[0028]与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0029] 1、聚吡咙具有优异的耐候性，较高的强度以及良好的阻燃性能，但是一般的聚吡 咙不具有很好的加工性能，且难与体系中的其它物质很好的相容，通过双氨基聚乙二醇的 修饰以及选择超支化结构，可以有效地解决相容性以及加工问题，此外，大量氨基的存在， 可以作为体系的交联点，大大提高力学强度，超支化的特殊球形结构，可以使得涂料具有较 大的内部体积，增大分子链之间的距离，以进一步提高防火以及防辐射性能，从而提供了本 发明的有益技术效果。
[0030] 2、聚苯并咪唑具有优异的耐候性以及防辐射性能，通过改性介孔硅，可以大大提 高其在体系中的分散性，而且其本身也是一种交联剂，可以完美的分布在涂料中，提高强 度。此外，介孔硅具有很强的吸附能力，且自身具有大量的微观孔洞，可有效降低能量的传 导效率，从而进一步提尚涂料的防火以及防福射能力。
[0031] 3、石墨烯本身可以作为生产防辐射服的主要原料，通过加入氧化石墨烯，既可以 增强涂料的防福射能力，又可以通过极性基团的大量引入，提尚体系的交联度，从而提尚粘 结强度。
[0032] 参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
【具体实施方式】
[0033] 下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用 于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员 根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0034] 原料：
[0035] 所有四胺、二酸均购自CTI，Sigma Aldrich，Alfa Aesar或SCRC，并且直接使用，无 需进一步纯化。聚乙烯醇购自日本可乐丽，型号为PVA-224。亲水性二氧化硅(干法气相二氧 化硅），购自沈阳化工股份有限公司。介孔硅为MCM-41型，购自南京先丰纳米材料有限公司。 环氧硅烷偶联剂KH-560购自国药集团化学试剂有限公司。氧化石墨烯购自苏州优锆纳米材 料有限公司，型号为UG-S10。其他原料均购自阿拉丁试剂有限公司。
[0036] A1:膨胀珍珠岩
[0037] A2:空心玻璃微珠
[0038] B1:硅酸盐水泥
[0039] B2:高铝水泥
[0040] C1:聚乙烯醇 [0041 ] D1:硅灰石粉