本发明涉及一种隧道防火涂料及其制备方法，属于涂料行业
技术领域：
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背景技术：
：随着工程建设技术和交通事业的发展以及人类生产，生活的不断需求，各种铁路、公路交通隧道和地下铁道(简称地铁)发展迅速。据统计，至2000年整个欧洲地区交通隧道的总长超过10000万km。在第二次全国公路普查中，县级以上公路隧道建设总长将近550万km，但在路况改善的同时，道路交通流量和车辆及其运输物品变化也很大，不仅增加了交通隧道的火灾风险，而且还引发了不少严重的火灾事故。隧道火灾不仅严重威胁人的生命和财产安全，而且可能对交通设施，人类的生产活动造成巨大破坏。因此，各国近20年来都投入了相当的力量对隧道的火灾行为以及火灾防护进行了较广泛的研究，并取得了一定成果。制定了一些技术要求和标准。但在隧道火灾防护上仍然存在巨大差距。隧道和地铁建筑结构复杂，环境相对密闭。在封闭空间内热量不易消散，火灾时温度较高，对于通行载重汽车或油罐槽车等的公路隧道和油槽列车的铁路隧道火灾，温度常达1000℃以上，火灾扑救相当困难，往往会造成重大的人员伤亡和财产损失。对于水下隧道，还有因结构被破坏而导致隧道修复困难的可能。因此，各国对交通隧道和地下铁道的消防安全都十分重视。在交通运输通道的建设过程中，隧道以其便捷、造价低等优势受到了规划建设者的青睐。但近十几年来，由于不断增长的交通流量和运输物品的复杂性，增加了交通隧道的火灾风险。又由于隧道结构复杂，环境密闭，在有限的空间内一旦发生火灾，扑救相当困难，火灾往往持续时间较长，极易造成人员伤亡和财物的重大损失。众多交通事故所造成的危害引起了各国对隧道消防安全问题的高度重视，促进了关于隧道火灾的基础性研究，并取得了一定的成果。目前较为可行的重要防火方法就是在隧道混凝土表面涂喷隧道专用防火涂料。由于隧道长期处于较潮湿的环境，其火灾燃烧又具有温度高的特点，并考虑到消防队员灭火工作能安全快速的进行以及施工人员的便捷施工等因素，涂层太厚，粘结强度低，对涂层毒性研究没有足够认识，一旦发生火灾，将影响火灾的扑救和隧道的修复，且耐水性较差，涂层长期处于隧道的潮湿环境中，会反卤、结水等问题，成了相关科研单位和生产企业研究的焦点。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对涂层太厚，粘结强度低，对涂层毒性研究没有足够认识，一旦发生火灾，将影响火灾的扑救和隧道的修复，耐水性较差，涂层长期处于隧道的潮湿环境中，会反卤、结水等问题，提供了一种隧道防火涂料及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：2.一种隧道防火涂料，其特征在于，所述隧道防火涂料由下述重量份原料制成：3.25～30份改性丙烯酸乳液，30～40份硅酸盐水泥，10～15份无铅低熔点玻璃粉，1～2份碳酸镁，5～10份水滑石，3～5份二氧化钛，3～5份羟乙基纤维素，8～12份玻化微珠，10～15份膨胀珍珠岩，20～30份去离子水。所述改性丙烯酸乳液为混合单体乳液在氮气氛围、引发剂作用下，加热至70～75℃保温1～2h，继续加热至80～85℃保温2～3h，再加水稀释至固含量为20～30%制得。所述混合单体乳液为丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、磷酸酯功能单体加入乳化液中混合均匀制得，所述乳化液由乳化剂、缓冲剂、去离子水组成。所述混合单体乳液由下述重量份原料制得：8～10份乳化剂，0.5～0.8份缓冲剂，100～150份去离子水，36～42份丙烯酸，32～36份丙烯酸丁酯，10～18份甲基丙烯酸甲酯，1.0～1.5份甲基丙烯酸羟乙酯，1.0～2.5份磷酸酯功能单体。所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫醇中的一种或多种。所述缓冲剂为碳酸氢钠、醋酸钠、磷酸二氢钠中的一种或多种。所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、2，2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐中的任意一种，用量为单体总质量的2%。其特征在于，具体步骤为：s1.配置乳化液；s2.将配方量的单体加入乳化液中混合均匀，得混合单体乳液；s3.将混合单体乳液装入反应釜中，加入引发剂，加热至70～75℃保温1～2h，继续加热至80～85℃保温2～3h，再加水稀释至固含量为20～30%，得改性丙烯酸乳液；s4.按配方重量份，取改性丙烯酸乳液、硅酸盐水泥、无铅低熔点玻璃粉、碳酸镁、水滑石、二氧化钛、羟乙基纤维素、玻化微珠、膨胀珍珠岩、去离子水，装入搅拌机中混合均匀，熟化10～15min后出料，得隧道防火涂料。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明利用丙烯酸聚合物具有耐热性、耐候性、耐腐蚀性、耐沾污性、保光保色性好、附着力高和价格低的特点，并引入磷酸酯功能单体，通过磷羟基与金属表面较强的螯合作用，与多价金属作用形成磷酸盐络合物，并以共价键的形式把涂料牢固地附着在金属基材上，改善附着力的同时还可以增加涂层致密性，提高耐水性能；（2）本发明通过添加无铅低熔点玻璃粉、水滑石、玻化微珠、膨胀珍珠岩等具有不燃性和隔热隔音性能的轻质耐高温无机填料，通过阻断可燃气体和氧气的运输及燃烧产物逃离，使得涂料具有优异的阻燃性能，且在燃烧过程中起到减少热量释放的作用，提高了隧道防火涂料的耐火性能，在火灾情况下能够较好的保护隧道结构，防止结构在高温下坍塌；（3）本发明安全环保，生产过程中无“三废”产生，避免了对人体和环境造成的损害，且材料来源广，性价比高，具有广阔的应用前景。具体实施方式取8～10g乳化剂，0.5～0.8g缓冲剂，加入100～150ml去离子水中，以300～400r/min搅拌15～20min，得乳化液，向乳化液中加入36～42g丙烯酸，32～36g丙烯酸丁酯，10～18g甲基丙烯酸甲酯，1.0～1.5g甲基丙烯酸羟乙酯，1.0～2.5g磷酸酯功能单体，以300～400r/min搅拌1～2h，得混合单体乳液，将混合单体乳液装入反应釜中，用200w超声波超声分散15～20min，再加入1.6～2.0g引发剂，在氮气氛围下，加热至70～75℃，保温1～2h，再继续加热至80～85℃，保温2～3h，冷却至室温后用去离子水稀释至固含量为20～30%，得改性丙烯酸乳液，按重量份数计，取25～30份改性丙烯酸乳液，30～40份硅酸盐水泥，10～15份无铅低熔点玻璃粉，1～2份碳酸镁，5～10份水滑石，3～5份二氧化钛，3～5份羟乙基纤维素，8～12份玻化微珠，10～15份膨胀珍珠岩，20～30份去离子水，装入搅拌机中混合均匀，熟化10～15min后出料，得隧道防火涂料。实例1取8g乳化剂，0.5g缓冲剂，加入100ml去离子水中，以300r/min搅拌15min，得乳化液，向乳化液中加入36g丙烯酸，32g丙烯酸丁酯，10g甲基丙烯酸甲酯，1.0g甲基丙烯酸羟乙酯，1.0g磷酸酯功能单体，以300r/min搅拌1h，得混合单体乳液，将混合单体乳液装入反应釜中，用200w超声波超声分散15min，再加入1.6g引发剂，在氮气氛围下，加热至70℃，保温1h，再继续加热至80℃，保温2h，冷却至室温后用去离子水稀释至固含量为20%，得改性丙烯酸乳液，按重量份数计，取25份改性丙烯酸乳液，30份硅酸盐水泥，10份无铅低熔点玻璃粉，1份碳酸镁，5份水滑石，3份二氧化钛，3份羟乙基纤维素，8份玻化微珠，10份膨胀珍珠岩，20份去离子水，装入搅拌机中混合均匀，熟化10min后出料，得隧道防火涂料。实例2取9g乳化剂，0.6g缓冲剂，加入120ml去离子水中，以350r/min搅拌18min，得乳化液，向乳化液中加入39g丙烯酸，34g丙烯酸丁酯，14g甲基丙烯酸甲酯，1.2g甲基丙烯酸羟乙酯，1.5g磷酸酯功能单体，以350r/min搅拌1.5h，得混合单体乳液，将混合单体乳液装入反应釜中，用200w超声波超声分散18min，再加入1.8g引发剂，在氮气氛围下，加热至72℃，保温1.5h，再继续加热至82℃，保温2h，冷却至室温后用去离子水稀释至固含量为25%，得改性丙烯酸乳液，按重量份数计，取28份改性丙烯酸乳液，35份硅酸盐水泥，12份无铅低熔点玻璃粉，1份碳酸镁，8份水滑石，4份二氧化钛，4份羟乙基纤维素，10份玻化微珠，12份膨胀珍珠岩，25份去离子水，装入搅拌机中混合均匀，熟化12min后出料，得隧道防火涂料。实例3取10g乳化剂，0.8g缓冲剂，加入150ml去离子水中，以400r/min搅拌20min，得乳化液，向乳化液中加入42g丙烯酸，36g丙烯酸丁酯，18g甲基丙烯酸甲酯，11.5g甲基丙烯酸羟乙酯，2.5g磷酸酯功能单体，以400r/min搅拌2h，得混合单体乳液，将混合单体乳液装入反应釜中，用200w超声波超声分散20min，再加入2.0g引发剂，在氮气氛围下，加热至75℃，保温2h，再继续加热至85℃，保温3h，冷却至室温后用去离子水稀释至固含量为30%，得改性丙烯酸乳液，按重量份数计，取30份改性丙烯酸乳液，40份硅酸盐水泥，15份无铅低熔点玻璃粉，2份碳酸镁，10份水滑石，5份二氧化钛，5份羟乙基纤维素，12份玻化微珠，15份膨胀珍珠岩，30份去离子水，装入搅拌机中混合均匀，熟化15min后出料，得隧道防火涂料。对照例：河北某防火材料有限公司生产的隧道防火涂料。将实例及对照例的隧道防火材料进行检测，具体检测如下：隧道防火涂料热导率的测试方法：按ga98一1995规定的方法进行热导率试验。隧道防火涂料耐火极限的测试方法：耐火极限即在标准耐火试验条件下，建筑构件、配件或结构从受火的作用时起，到失去稳定性、完整性或隔热性时止的这段时间。耐火稳定性：在标准耐火试验条件下，承重或非承重建筑构件在一定时间内抵抗垮塌的能力。耐火完整性：在标准耐火试验条件下，建筑分隔构件当某一方面受火时，能在一定时间内防止火焰和热气穿透或在背火面出现火焰的能力。耐火隔热性：在标准耐火试验条件下，建筑分隔构件当某一方面受火时，能在一定时间内其背火面温度不超过规定值的能力。不同的应用领域对涂料的防火性能有不同的要求，评价方法和标准也不一样。结合gb/t1544.22一1995(大板燃烧法)和现有实验室的条件，建立并采用较为实用、有效、简便的液化气喷灯灼烧法作为评价隧道防火涂料性能优劣的手段。该测试方法是将涂层实干后的石膏试板固定在铁架上，根据标准升温表升温，然后采用液化气喷灯对试板进行灼烧，试板背面用点温度计测试。测试时，采用标准升温曲线升温。当涂有涂料的石膏板的背面温度达到220℃或炭化开裂(即失去耐火稳定性、耐火完整性、耐火隔热性)时停止燃烧，取下石膏板，记录所用的时间(称耐燃时间即耐火极限)。当试验进行到10min以后的任何时间内，任何一个测温点所测得的火焰温度与相应时间的标准温度之差都不得大于±100℃。试验开始10min以后的任何时间、任一测点测得的炉内温度与相应时间的标准温度之差不得大于±200℃。试验结果以防火涂层厚度(mm)和涂覆试板耐火极限(h)表示。隧道防火涂料耐水性能的测试方法：底板：底板应是平整、无扭曲，板面应无任何可见裂纹和皱纹。底板应为120mm×25mm×0.2～0.3mm马口铁板。按规定涂装后，用1:1的石蜡和松香混合物封边，封边宽度2～3mm。本实验按甲法：浸水试验法来测试，在玻璃水槽中加入蒸馏水。调节水温为23±2℃，并在整个试验过程中保持该温度。将三块试板放入其中，并使每块试板长度的2/3浸泡于水中。在产品标准规定的浸泡时间结束时，将试板从水槽中取出，用滤纸吸干，立即或按产品标准规定时间状态调节后以目视检测试板，并记录是否有失光、变色、起皱、脱落、生锈等现象和恢复时间。三块试板中至少应有两块符合产品标准规定则为合格。具体检测结果如表1。表1检测项目实例1实例2实例3对照例热导率/[w/(m.k)]0.100.100.110.15耐火性能/min180180180100耐水性能/h360h涂层不开裂、起层、脱落360h涂层不开裂、起层、脱落360h涂层不开裂、起层、脱落240h涂层不开裂、起层、脱落由表1可知，本发明制备的隧道防火材料导热系数小，使涂料具备了良好的隔热性能；在涂料耐火性能检测中，涂层无开裂，涂层坍塌，耐火时间为180min，最终使得该涂料具有优异的防火性能，达到了预期的要求。当前第1页12