一种水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种水性超薄型钢结构防火涂料，该防火涂料包含以下组分：基料乳液、膨胀阻燃体系、填料、去离子水及助剂，助剂又包括以下组分：分散剂、消泡剂、防霉剂、防闪锈剂、成膜助剂、流平剂及增稠剂；膨胀阻燃体系包括：脱水催化剂、成炭剂及发泡剂，本发明还设计了一种水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法，将上述组分按顺序进行混合并在立式磨砂机和分散罐的制备水性超薄型钢结构防火涂料，本发明制备出来的涂料附着力强，硬度高，防火性好，抗刮性能好，且具有优良的耐候性，耐水性，且涂料表层光滑细腻，装饰性显著改善，该制备方法能耗少，制备时对人体的危害和对环境的污染小等优点。
【专利说明】一种水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于涂料制备领域，特别涉及一种水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着社会城镇化的不断推进，钢结构由于其自身质量轻、力学性能优异、施工方便等优点在建筑领域中得到了广泛的应用。然而，钢结构导热性强，耐火性差，在自身达到540°C的临界温度后，其机械强度会急剧下降，从而导致建筑物不能承重而坍塌，因此，需要对钢结构采取防火保护措施，而在钢结构上涂覆一层防火涂料是一种既经济又实用的方法，钢构件表面喷涂一层防火涂料，在遇到火焰冲击时，涂层本身难燃甚至不燃，具有隔热、防燃、阻燃功能，能有效延缓火势的发展、阻止火焰的蔓延，对基材起到很好的保护作用，为消防灭火以及人员的撤离赢得宝贵的时间。
[0003]水性超薄型钢结构防火涂料以水性聚合物作为成膜物质、以水作为分散介质的一类环保行防火涂料。水性超薄型钢结构防火涂料与溶剂型超薄钢结构防火涂料相比较，具有减少挥发性有机物的排放量，减少能耗，降低涂料在生产、施工、应用等环节中对人体的危害和对环境的污染等优点。与厚型、薄型防火涂料相比较，超薄型防火涂料具有更好的装饰性，施工也更方便，在满足高效防火性同时还能够满足建筑物外观高装饰性的需求。因此，具有绿色环保、高效防火性能等特点的水性超薄型钢结构防火涂料代表着钢结构防火涂料的发展方向。
[0004]但是，目前国内生产的水性超薄型钢结构防火涂料普遍存在着防火性能差。膨胀层膨胀倍率低及结构强度低、涂膜耐水性差等缺点和问题，开发一种阻燃时间长、黏度和粘结强度高、干燥时间相对较长、无污染、无火灾危险、生产成本、生产施工方便的防火涂料是本领域技术工作者亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提供一种水性超薄型钢结构防火涂料及其制备方法，该制备出来的涂料附着力强，硬度高，防火性好，抗刮性能好，且具有优良的耐候性，耐水性，且涂料表层光滑细腻，装饰性显著改善，该制备方法能耗少，制备时对人体的危害和对环境的污染小等优点。
[0006]本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种水性超薄型钢结构防火涂料，该防火涂料以质量份数计包含以下组分:
基料乳液25-30份
膨胀阻燃体系 20-25份填料20-30份
去尚子水20-25份
助剂10-15份其中，助剂以质量份数计包括以下组分:分散剂:1.5-2.0份，消泡剂:0.5-1.0份，防霉剂:0.3-0.5份，防闪锈剂:0.2-0.4份，成膜助剂:5-10份，流平剂:0.5-1.0份，增稠剂:
0.2-0.5 份；
膨胀阻燃体系以质量份数计包括以下组分:脱水催化剂:4-8份，成炭剂:10-15份，发泡剂:6-8份。
[0007]本发明进一步限定的技术方案是:
前述水性超薄型钢结构防火涂料中，基料乳液为丙烯酸乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液或聚醋酸乳液中的一种或几种。
[0008]前述水性超薄型钢结构防火涂料中，脱水催化剂为磷酸铵、聚磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸三聚氰胺或酰胺类中的一种或几种；所述成炭剂为山梨醇、淀粉、季戊四醇或双季戊四醇中的一种或几种；所述发泡剂为三聚氰胺、碳酸铵、双氰胺或氯化石蜡中的一种或几种。
[0009]前述水性超薄型钢结构防火涂料中，填料是无机填料，包括玻璃粉、钛白、氧化锌、云母、硅藻土、海泡或碳酸钙中的一种或几种。
[0010]前述水性超薄型钢结构防火涂料中，成膜助剂为乙二醇；所述的消泡剂为磷酸三丁酯；所述的增稠剂为羟甲基纤维素；所述的分散剂为六偏磷酸钠。
[0011]前述水性超薄型钢结构防火涂料中，防霉剂为磷酸锌、氢氧化铝或硼酸锌中的一种或几种；所述的防闪锈剂包括:聚乙二醇二油酸酯、石油磺酸钠、酰胺咪唑啉或环烷酸碱土金属盐中的一种或几种。
[0012]上述水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下几个步骤:
a.将去离子水、分散剂、消泡剂、防闪锈剂及防霉剂加入分散缸中，低速搅拌5-15min，搅拌速度为50-70r/min ；
b.向(a)步骤中加入脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、填料,预分散10-15min；
c.将(b)步骤中的混合物转入立式磨砂机中,在高剪切力作用下高速砂磨50-100min,控制混合物的细度<50 μ ；
d.再将步骤(c)中的混合物转入分散罐中，加入基料乳液和成膜助剂、流平剂等助剂充分混合，然后添加增稠剂调节体系的黏度，以750-850r/min的转速分散15_30min后出料，即得水性超薄型钢结构防火涂料。
[0013]本发明进一步限定的技术方案是:
前述水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法中，立式磨砂机的转速为1200-1400r/
min。
[0014]本发明的有益效果是:
本发明水性超薄型钢结构防火涂料是以水性聚合物作为成膜物质、以水作为分散介质的一类环保行防火涂料，水性超薄型钢结构防火涂料与溶剂型超薄钢结构防火涂料相比较，具有减少挥发性有机物的排放量，减少能耗，降低涂料在生产、施工、应用等环节中对人体的危害和对环境的污染等优点；
本发明中采用的丙烯酸乳液，丙烯酸乳液附着力好，膨胀速度较慢，持续时间长，膨胀倍率高。炭化物多，泡孔均匀，膨胀层致密而硬度高，因此防火效果好，适合作为超薄型钢结构防火涂料成膜物质； 本发明水性超薄型钢结构防火涂料制备时采用去离子水，水的纯度所得涂料的性能有一定的影响，自来水中含有少许金属离子，会弓I起水解产物硅醇之间的缩聚反应，从而对产物涂料的性能产生不良影响，使用去离子水不会产生副作用影响涂料的性能；
本发明采用玻璃粉作为无机填料，易于分散，与树脂和涂料体系中的其他组分具有良好的亲和力，成膜后能提高涂料的丰满度，经表面处理后，可以增加涂料的硬度和韧度，提高涂料的抗刮性能，具有消光作用，可以明显提高涂料的耐候性，具有透明度高、化学性质稳定、机械强度高、耐热性良好等优点；
本发明采用硅藻土具有空隙大、吸收性、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能够为涂料提供优异的表面性能，增容、增稠以及提高附着力，由于它具有较大的孔体积，能够缩短涂料的干燥时间，硅藻土特殊的多孔构造，空隙内气体的低导热性使其在防火涂料中能器到很好的隔热作用；
本发明采用经磨砂处理的防火涂料在耐火性与耐水性上都明显改善，防火涂层表面光滑细腻，装饰性显著改善。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
本实施例提供一种水性超薄型钢结构防火涂料，该防火涂料以质量份数计包含以下组分:
丙烯酸乳液:25份，膨胀阻燃体系:22份，碳酸钙:30份，分散介质水:23份，助剂:13
份，
助剂以质量份数计包括以下组分:六偏磷酸钠:1.5份，磷酸三丁酯:1.0份，氢氧化铝:
0.3份，聚乙二醇二油酸酯:0.2份，乙二醇:9份，流平剂:0.5份，羟甲基纤维素:0.5份；膨胀阻燃体系以质量份数计包括以下组分:聚磷酸铵:4份，季戊四醇:10份，氯化石腊:8份。
[0016]上述水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下几个步骤:
a.将、分散剂、消泡剂、防闪锈剂及防霉剂加入分散缸中，低速搅拌5min，搅拌速度为50r/min ；
b.向(a)步骤中加入脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、填料,预分散13min；
c.将(b)步骤中的混合物转入立式磨砂机中，立式磨砂机的转速为1200r/min，在高剪切力作用下高速砂磨75min，控制混合物的细度<50 μ ；
d.再将步骤(c)中的混合物转入分散罐中，加入基料乳液和成膜助剂、流平剂等助剂充分混合，然后添加增稠剂调节体系的黏度，以750r/min的转速分散20min后出料，即得水性超薄型钢结构防火涂料。
[0017]实施例2
本实施例提供一种水性超薄型钢结构防火涂料，该防火涂料以质量份数计包含以下组分:
聚醋酸乳液:28份，膨胀阻燃体系:20份，钛白:25份，分散介质水:25份，助剂:14份，其中，助剂以质量份数计包括以下组分:六偏磷酸钠:1.8份，磷酸三丁酯:0.5份，硼酸锌:0.4份，酰胺咪唑啉:0.3份，乙二醇:10份，流平剂:0.8份，羟甲基纤维素:0.2份； 膨胀阻燃体系以质量份数计包括以下组分:磷酸二氢铵:4份，聚磷酸铵:10份，碳酸铵:6份。
[0018]上述水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下几个步骤:
a.将去离子水、分散剂、消泡剂、防闪锈剂及防霉剂加入分散缸中，低速搅拌15min，搅拌速度为70r/min ；
b.向(a)步骤中加入脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、填料,预分散1min；
c.将(b)步骤中的混合物转入立式磨砂机中，立式磨砂机的转速为1400r/min，在高剪切力作用下高速砂磨lOOmin，控制混合物的细度<50 μ ；
d.再将步骤(c)中的混合物转入分散罐中，加入基料乳液和成膜助剂、流平剂等助剂充分混合，然后添加增稠剂调节体系的黏度，以795r/min的转速分散15min后出料，即得水性超薄型钢结构防火涂料。
[0019]实施例3
本实施例提供一种水性超薄型钢结构防火涂料，该防火涂料以质量份数计包含以下组分:
纯丙乳液:30份，膨胀阻燃体系:25份，氧化锌:20份，分散介质水:20份，助剂:10份，其中，助剂以质量份数计包括以下组分:六偏磷酸钠:2.0份，磷酸三丁酯:0.7份，磷酸锌:0.5份，石油磺酸钠:0.4份，乙二醇:5份，流平剂:I份，羟甲基纤维素:0.4份；
膨胀阻燃体系以质量份数计包括以下组分:磷酸铵:5份，双季戊四醇:13份，双氰胺:7份。
[0020]上述水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下几个步骤:
a.将去离子水、分散剂、消泡剂、防闪锈剂及防霉剂加入分散缸中，低速搅拌8min，搅拌速度为60r/min ；
b.向(a)步骤中加入脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、填料,预分散15min；
c.将(b)步骤中的混合物转入立式磨砂机中，立式磨砂机的转速为1300r/min，在高剪切力作用下高速砂磨50min，控制混合物的细度<50 μ ；
d.再将步骤(c)中的混合物转入分散罐中，加入基料乳液和成膜助剂、流平剂等助剂充分混合，然后添加增稠剂调节体系的黏度，以850r/min的转速分散30min后出料，即得水性超薄型钢结构防火涂料。
[0021 ] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种水性超薄型钢结构防火涂料，其特征在于，该防火涂料以质量份数计包含以下组分: 基料乳液25-30份 膨胀阻燃体系 20-25份 填料20-30份 去尚子水20-25份 助剂10-15份 其中，所述助剂以质量份数计包括以下组分:分散剂:1.5-2.0份，消泡剂:0.5-1.0份，防霉剂:0.3-0.5份，防闪锈剂:0.2-0.4份，成膜助剂:5-10份，流平剂:0.5-1.0份，增稠剂:0.2-0.5 份； 所述膨胀阻燃体系以质量份数计包括以下组分:脱水催化剂:4-8份，成炭剂:10-15份，发泡剂:6-8份。
2.根据权利要求1所述的水性超薄型钢结构防火涂料，其特征在于:所述的基料乳液为丙烯酸乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液或聚醋酸乳液中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的水性超薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的脱水催化剂为磷酸铵、聚磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸三聚氰胺或酰胺类中的一种或几种；所述成炭剂为山梨醇、淀粉、季戊四醇或双季戊四醇中的一种或几种；所述发泡剂为三聚氰胺、碳酸铵、双氰胺或氯化石蜡中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的水性超薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的填料是无机填料，包括玻璃粉、钛白、氧化锌、云母、硅藻土、海泡或碳酸钙中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的水性超薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的成膜助剂为乙二醇；所述的消泡剂为磷酸三丁酯；所述的增稠剂为羟甲基纤维素；所述的分散剂为六偏磷酸钠。
6.根据权利要求1所述的水性超薄型钢结构防火涂料，其特征在于，所述的防霉剂为磷酸锌、氢氧化铝或硼酸锌中的一种或几种；所述的防闪锈剂包括:聚乙二醇二油酸酯、石油磺酸钠、酰胺咪唑啉或环烷酸碱土金属盐中的一种或几种。
7.如权利要求1-6中任一权利要求所述水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤: a.将去离子水、分散剂、消泡剂、防闪锈剂及防霉剂加入分散缸中，低速搅拌5-15min，搅拌速度为50-70r/min ； b.向(a)步骤中加入脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、填料,预分散10-15min； c.将(b)步骤中的混合物转入立式磨砂机中,在高剪切力作用下高速砂磨50-100min,控制混合物的细度<50 μ ； d.再将步骤(c)中的混合物转入分散罐中，加入基料乳液和成膜助剂、流平剂等助剂充分混合，然后添加增稠剂调节体系的黏度，以750-850r/min的转速分散15_30min后出料，即得水性超薄型钢结构防火涂料。
8.根据权利要求7所述水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述的立式磨砂机的转速为1200-1400r/min。
【文档编号】C09D133/00GK104231805SQ201410475746
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】郑化, 陈廷生, 刘小林 申请人:江苏海晟涂料有限公司