一种含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料的制作方法

本发明涉及防火涂料领域，具体为一种含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料。
背景技术：
：现有的钢结构阻燃涂料，已形成多品种、系列化的现状。用于钢结构的阻燃涂料，从所用的分散体系来分类，可分为水性和溶剂型；从构成和防火原理上分为膨胀型和非膨胀型，膨胀型防火涂料是指发生火灾时涂层膨胀形成隔热层，同时释放阻燃气体以减少燃烧；从厚度分类可分为超薄(cb)、薄(b)和厚(h)，薄型防火涂料和超薄型防火涂料属于膨胀型防火涂料，超薄型防火涂料意味着涂层厚度小于3mm。在超薄型膨胀型钢结构阻燃涂料中，要组成成分有：基料、炭化剂、发泡剂、脱水催化剂、辅助剂和溶剂。基料又称为成膜物质，是构成涂料的基本材料。膨胀型阻燃涂料的防火体系通常是由三部分组成，即成炭剂、发泡剂和脱水催化剂。成炭剂的主要功能是形成发泡炭化层的骨架，发泡剂的主要功能是当涂层受热并形成海绵状泡沫时释放出不可燃气体，脱水催化剂的主要功能是受热时分解磷酸，并防止发生碳氧反应释放出大量的热量。辅助剂被用作防火涂料的辅助成分，如不仅可以提高涂层的柔韧性、弹性、附着力等性能，还可以防止涂层老化和破坏，如分散剂。加入溶剂可以降低成膜物质的粘度，使涂料便于涂覆，从而形成均匀而又平整的涂层。abs树脂由三种单体制成：丙烯腈(a)、丁二烯(b)和苯乙烯(s)，介于通用塑料和工程塑料之间的一种热塑性聚合物。然而，abs树脂是无氧树脂，很难通过脱水进行酯化，并且成炭能力极低。abs本身也是一种易燃材料，其极限氧指数只有18.3，水平燃烧速度非常快，燃烧时释放出大量的有毒气体和黑烟，这不仅会造成严重的财产损失,而且会对人们的生命安全和生存环境构成极大威胁。技术实现要素：有鉴于此，本发明要解决的技术问题是abs树脂针对现有技术的不足，利用金属化合物对其进行催化阻燃，改善abs本身的成炭能力，以提高其阻燃性能，加入无毒、无污染、粒度细、热稳定性高、阻燃及抑烟的硼酸锌，提供一种含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料。本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，本发明公开了一种含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，该涂料包括基料、脱水催化剂、发泡剂、成炭剂、分散剂和阻燃剂，所述阻燃剂为硼酸锌与abs树脂。上述含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，作为优选的，所述基料为苯丙乳液。上述含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，作为优选的，所述脱水催化剂为聚磷酸铵，发泡剂为三聚氰胺，成炭剂为季戊四醇，分散剂为六偏磷酸铵。上述含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，作为优选的，该涂料按质量份数计包括：苯丙乳液基料含量为12.5份，聚磷酸铵脱水催化剂含量为12份，三聚氰胺发泡剂含量为5.6份，季戊四醇成炭剂含量为3份，六偏磷酸铵分散剂2份，硼酸锌5份，abs树脂3份。上述含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，作为优选的，该涂料还包括溶剂，所述溶剂使该涂料变成粘稠状。上述含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，作为优选的，所述溶剂为水，按质量份数计为15份。上述含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，作为优选的，所述abs树脂为粉末状。本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的一种含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，通过引入复合阻燃剂abs树脂与硼酸锌的协同阻燃，能有效使提高该防火涂料的抗冲击强度、加工性能、化学稳定性、韧性和柔性，并且能达到无毒、无污染、粒度细、热稳定性高、阻燃及抑烟等的性能。本发明的配方经过烟密度实验与耐火性能实验，实验证明硼酸锌和abs树脂两者同时加入基础配方在一定比例下的抑烟效果优于在基础配方上单独加入硼酸锌或者abs树脂的抑烟效果，且本发明配方具有较好的膨胀倍率，膨胀迅速，炭层较密，发泡情况最为乐观，耐火性能理想，最大烟密度为7.15，满足在gb/t8627—1999的规定中，防火涂料属于a级材料，烟密度等级(sdr)必须≤15的条件，抑烟性能优异。附图说明图1是本发明耐火性能测试结果的折线示意图。具体实施方式下面将本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例本发明公开了一种含硼阻燃树脂钢结构用膨胀型防火涂料，该涂料按质量份数计包括：苯丙乳液基料含量为12.5份，聚磷酸铵脱水催化剂含量为12份，三聚氰胺发泡剂含量为5.6份，季戊四醇成炭剂含量为3份，六偏磷酸铵分散剂2份，硼酸锌5份，abs树脂3份，溶剂水15份。所述溶剂使该涂料调制成粘稠状，所述abs树脂为粉末状。上述型防火涂料经过烟密度试验和耐火性能测试获得，取硼酸锌和abs树脂两个变量，z代表硼酸锌，a代表abs树脂，又分别用z0，z1，z2，z3，z4，z5代表0g，1g，2g，3g，4g，5g硼酸锌的用量；用a0，a1，a2，a3，a4，a5代表0g，1g，2g，3g，4g，5gabs树脂的用量。其中溶剂水的用量通过逐渐添加和搅拌，记录下所用的质量。试验配方硼酸锌和abs树脂的质量如下表：a0a1a2a3a4a5z0z0a0z0a1z0a2z0a3z0a4z0a5z1z1a0z1a1z1a2z1a3z1a4z1a5z2z2a0z2a1z2a2z2a3z2a4z2a5z3z3a0z3a1z3a2z3a3z3a4z3a5z4z4a0z4a1z4a2z4a3z4a4z4a5z5z5a0z5a1z5a2z5a3z5a4z5a5以上述防火涂料配比制成防火涂料后，对钢板进行处理和涂刷，步骤如下：首先，将所有的钢板放入到500ml和1000ml的烧杯中，倒入高过钢板水平的稀盐酸，浸泡2小时以上。浸泡好之后，用镊子将钢板拿出来查看，观察表面是否仍有铁锈。如果无，则直接放入装有蒸馏水的烧杯中，隔绝氧气，延缓钢板的氧化。如果有，则用砂纸打磨钢板，直至钢板的铁锈除干净再放入装有蒸馏水的烧杯中。然后，将钢板从蒸馏水中取出，用干毛巾擦干，并在背后用大头笔写上组号。用油画铲把涂料均匀地涂抹在钢板的正面，然后放入电热恒温鼓风干燥箱中进行干燥。烘干后，再进行第二次涂刷，重复这样的操作，每一次烘干后都要用游标卡尺测量涂层厚度，直至涂层厚度达到2mm(±0.2mm)为止。最后，将涂抹完毕的钢板放置在通风处，放置3天自然风干。上述方法制得样品后进行烟密度实验，试验符合中华人民共和国gb/t8627-2007——建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法，选用jcy-3建材烟密度测试仪对已制备完成的耐火钢板进行烟密度的测试。烟密度是指材料在燃烧过程中产生烟的量度，烟密度过大的话，会对火灾时疏散人员及灭火产生阻碍，为了进一步研究香蕉树皮对膨胀型钢结构防火涂料的影响，从而进行烟密度的实验。实验结果如下：由上述烟密度试验结果中可以看出，由于本实验有两个变量，所以分成两部分分析。第一部分是单一变量，第二部分是两个变量组合实验的数据分析。在gb/t8627—1999的规定中，防火涂料属于a级材料，烟密度等级(sdr)必须≤15。由上表可以看出各组烟密度波动十分明显，均有sdr≤15，其中最大值为11.45完全符合gb/t8627—1999的规定。只加入abs树脂时，abs树脂用量为1-2g时，烟密度等级稍微有点下降。随后增加到4g时，烟密度等级反而升高，在5g时，烟密度等级突然出现最低值，抑烟效果最佳，可见适当的增加abs树脂的用量反而促进抑烟效果。当只加入硼酸锌时，用量为2g的抑烟效果最佳。由上表可以看到，在添加硼酸锌为3g时，烟密度有上升趋势，特别是在3-4g时趋势明显，但在4-5g时又呈下降趋势。与基础配方的烟密度等级相比，增加过多的硼酸锌并没有抑烟效果，这可能是因为过多的硼酸锌增加了炭层在催化过程中的紧实度，致密的炭层释放出更多的气体。总体来说，在硼酸锌和abs树脂两者同时作用下的抑烟效果还是优于单独加入硼酸锌或abs树脂。单一变量中，当硼酸锌用量为0g、abs树脂的用量为5g；硼酸锌用量为2g、abs树脂的用量为0g时，抑烟效果最佳。复配变量中，当硼酸锌用量为3g、abs树脂的用量为4g；硼酸锌用量为4g、abs树脂的用量为4g；硼酸锌用量为5g、abs树脂的用量为3g时，涂料的阻燃性能最好。通过进行烟密度测试后，选择了z0a5、z2a0、z3a4、z4a4和z5a3这五组烟密度等级最低的组份进行耐火性能测试实验，测出钢板背部达到的最高温度及出现最高温度的时间和计算该钢板的膨胀系数。耐火性能试验测试结果如下：上述的z0a5、z2a0、z3a4、z4a4和z5a3这五组烟密度等级最低的组份进行耐火性能测试的结果转化为如图1所示，横轴为时间/min，纵轴为温度/℃：根据数可以得出每组钢板背部达到的最高温度及出现时间，从而可以，从而可以算出升温速率。测试钢板的耐火性能不仅要测试极限，还观察燃烧后发泡情况以及测量涂料的膨胀高度，然后计算膨胀系数。是指涂料在燃烧时发泡胀的倍率。综上所述，z2a0的烟密度等级最低，阻燃性能最好，但其升温速率较高且膨胀倍率过低，所以其耐火性能不太理想。z5a3和z2a0相比，虽然z5a3烟密度等级只是比z2a0高了一点，但其膨胀倍率为最高，升温速率较高。z5a3和z4a4相比，烟密度等级相同，虽然z5a3的升温速率比z4a4的高了一些，但z5a3的膨胀倍率相对比较好，膨胀迅速，炭层较密，发泡情况最为乐观。综合考虑，本实验的最佳配方为z5a3，即该涂料按质量份数计包括：苯丙乳液基料含量为12.5份，聚磷酸铵脱水催化剂含量为12份，三聚氰胺发泡剂含量为5.6份，季戊四醇成炭剂含量为3份，六偏磷酸铵分散剂2份，硼酸锌5份，abs树脂3份，溶剂水15份。在机理上，硼酸锌在温度达到300℃或者更高时，将经过加热结晶分解放出结晶水，从而起到吸热冷却和稀释空气中氧气的作用；硼酸锌通过受热熔化形成玻璃覆盖层，燃烧物的表面被封闭起到隔离作用；通过改变某些可燃物的热分解途径来阻止可燃性气体的形成，硼和许多硼的氧化物对含碳化合物的氧化反应具有抑制作用，它不仅可以抑制自由基的产生，而且加速终止燃烧过程的连锁反应；配合具有较高的抗冲击强度、良好的加工性能和化学稳定性、且兼具韧性和柔性的abs树脂，使本发明所述防火涂料同时兼容两者有点。本发明的配方经过烟密度实验与耐火性能实验，实验证明硼酸锌和abs树脂两者同时加入基础配方在一定比例下的抑烟效果优于在基础配方上单独加入硼酸锌或者abs树脂的抑烟效果，且本发明配方具有较好的膨胀倍率，膨胀迅速，炭层较密，发泡情况最为乐观，耐火性能理想，最大烟密度为7.15，满足在gb/t8627—1999的规定中，防火涂料属于a级材料，烟密度等级(sdr)必须≤15的条件，抑烟性能优异。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12