專利名稱：一種用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料的制作方法
一種用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料所屬發明領域本發明涉及到金屬表面涂料技術領域，具體說是涉及到一種用于超薄型鋼結構的 防火防腐涂料。
背景技術：
當前，現代化大型建筑及石化設施的框架多采用鋼結構，然而，鋼材的導熱系數 大，一般為52w/(m*k)，一旦遇到火災，火場溫度大多在IOmin內即達到700°C，此刻因鋼材 的屈服值強度急劇下降至常溫態的40%左右而失去承載力，因此必須對鋼結構進行防火保 護。采用膨脹型防火涂料對鋼結構進行涂覆保護，無疑是最經濟、簡便、有效的方法之一。將 膨脹型防火涂料噴涂于鋼材表面，涂層受火時發泡膨脹，形成一個比原涂層厚幾十倍的難 燃海綿狀碳質層，其導熱系數低，一般小于0. 2w/(m · k)，對鋼材起防火隔熱作用，防止或延 緩鋼材在火災中由于迅速升溫而降低強度，避免導致建筑物垮塌。目前，我國的超薄型鋼結 構防火涂料大多為溶劑型，雖然其綜合性能好，但是存在著浪費資源、污染環境、損害人身 健康、有安全隱患等缺點，應用范圍受到一定的限制。而環境友好型防火涂料，如水性涂料、 無溶劑涂料、粉末涂料、光固化涂料等會得到迅速發展，尤其是水性和無溶劑型防火涂料具 有廣闊的發展前景。目前現有技術的水性膨脹型防火涂料與溶劑型防火涂料相比，在防火 隔熱效果、附著力、裝飾性及耐水性方面有很大差距，在很多領域不能代替溶劑型防火涂 料。這是因為大多采用傳統的苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液等為成膜物，用其制備的防火 涂料存在著發泡較慢、發泡持續時間短、泡層不致密、碳質層厚度低、強度小等缺點，因此不 能作為超薄型防火涂料使用。隨著科技的進步，環氧樹脂防火涂料已經逐漸應用于戶外及 戶內鋼結構防火防腐，特別是對有烴類火災危險的鋼結構進行防火保護，其涂層具有防火、 防腐等多功能性。但是目前對以環氧樹脂為成膜物的防火涂料研究還在于起步價段。盡快 研制出一種新型的用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料是本技術領域當前的重要任務。本發明的目的是提供一種水性環保、低VOC排放、耐火、耐水、耐酸堿、耐鹽霧及機 械性能優良的用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料。為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案一種用于超薄型鋼結構的防火防 腐涂料以液體環氧樹脂0ER-95、丙二醇甲醚組成甲組份；以水性胺固化劑751、去離子水、 丙二醇甲醚、分散劑、消泡劑、濕潤劑、聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蠟42號、納米 TiO2漿、可膨脹石墨、復合鐵鈦粉組成乙組份，甲乙組份按1 5質量比混合而成；在配方中各組份成分構成如下，其中甲組份為液體環氧樹脂0ER-95 70-95%丙二醇甲醚5-30%乙組份為水性胺固化劑75110-15%去離子水6-10%丙二醇甲醚2-5%
3
聚磷酸銨20一26％
三聚氰胺12一15％
季戊四醇8一lo％
氯化石蠟42#2—5％
納米Ti。，漿8一12％
可膨脹石墨3—6％
復合鐵鈦粉4—8％
潤濕劑o．2一o．4％
上述用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料的制備工藝步驟如下
C．按配方稱量，去離子水在攪拌過程中分別加入分散劑1潤濕劑1消泡劑1丙二醇甲醚1水性胺固化劑，攪拌混合均勻，依次加入聚磷酸銨1三聚氰胺1季戊四醇1氯化石蠟42號1納米Ti。，漿1可膨脹石墨及復合鐵鈦粉，高速分散30min，再經三輥機研磨至細度<60 u m，成B組分。[00281 本發明是由液體環氧樹脂。ER一95及水性胺固化劑構成基料樹脂，添加阻燃添加劑后組成，基料樹脂是構成涂料形成連續性薄膜的主要物質。超薄型鋼結構防火涂料所要求的樹脂，除應具有普通涂料的理化性能外，還應具有難燃性1膨脹性1防腐蝕性1裝飾性等，同時還要求與阻燃體系有良好t~gJr目容性1協同增效性。由環氧樹脂和水性胺固化劑構成的基料樹脂，由于所含的醚鍵1環氧基等結構而使它與鋼材有較好的附著力，與阻燃體系有優良的相容性和粘結力；環氧樹脂與水性胺固化劑交聯反應成網狀結構，使得涂層致密，在遇火膨脹發泡時能提高發泡碳化層的致密度和強度，增強防火隔熱效果；固化后的環氧樹脂，具有優良的耐化學腐蝕性1耐熱性1耐酸堿性及良好的電絕緣性，還有良好的機械強度。影響膨脹型防火涂料防火性能的主要因素有碳質層的厚度1強度1結構1導熱系數及化學組成等。理想的碳質層結構應該是孔徑均勻細密1泡孔結構完整1具有一定厚度1附著力好1強度高1導熱系數低等，因此，碳質層質量是決定防火涂料防火性能的主要因素。影響防火涂層碳質層質量的因素，除基料樹脂外還有膨脹發泡阻燃體系1顏填料及助劑，其中膨脹發泡阻燃體系的影響因素最大。本發明涂料采用的膨脹發泡阻燃體系，由催化劑聚磷酸銨1發泡劑三聚氰胺1碳化劑季戊四醇及氯化石蠟組成。聚磷酸銨是酸源，其在290℃左右開始分解并放出N幾和磷酸，磷酸使季戊四醇上的羥基脫水碳化，形成均勻致密的三維空間結構碳化層，減少熱分解時可燃性焦油1醛1酮的產生，促進產生不燃性氣體，同時阻止放熱量大的碳氧化反應。選擇高聚合度的聚磷酸銨更有利于提高涂料的碳質層質量，增強涂層的耐濕熱性，避免出現鹽析現象。季戊四醇為碳源，是形成三維空間結構泡沫碳質層的骨架基礎，其碳含量為44％，羥基含量為50％，含碳量決定它的碳化速率，羥基含量決定它的脫水速率和發泡速率。季戊四醇在高溫條件下與聚磷酸銨放出的磷酸1偏磷酸1焦磷酸在氣相發生酯化反應，使季戊四醇上的羥基脫水碳化，形成泡沫碳質層。三聚氰胺為氣源，當其遇 火達到一定溫度時即分解釋放出不燃性氣體，如氨氣、水、二氧化碳、鹵化氫等，使涂層達到 軟化點的條件下發泡膨脹，形成海綿狀碳化層，達到隔熱阻燃效果。氯化石蠟4 即是發泡 劑又是成碳劑和增塑劑，當溫度上升到220°C左右時，基料樹脂開始軟化，氯化石蠟42#在 210°C左右開始分解，釋放出CH4和HCl氣體，使軟化的涂層開始發泡，同時HCl氣體還有阻 燃作用，氯化石蠟4 脫出HCl后成碳鏈作為碳架基礎。這樣就使防火涂層在火災初期開 始發泡，從而保護了涂層，通過梯度發泡、二次碳化，增強了碳質層厚度及質量，提高了防火 效果。但是聚磷酸銨-季戊四醇-三聚氰胺膨脹阻燃體系也存在著耐高溫氧化性能、耐水 性和耐候性差的問題，在與水接觸或潮濕環境中使用時，阻燃劑易發生水溶、鹽析等現象， 導至防火涂料失效，填加適量增效材料，可以在碳質層的形成和熱降解過程中，改善碳質層 的結構和熱穩定性，提高碳質層的質量及耐火時間。可膨脹石墨、沸石結構的鋁硅酸鹽分子 篩、石油裂解催化劑廢棄物、納米TiO2、雙羥基復合金屬氧化物、過渡金屬氧化物等，單獨或 復合使用均可作為聚磷酸銨-季戊四醇-三聚氰胺膨脹阻燃體系的增效劑。本發明選擇的 是可膨脹石墨和納米TW2為膨脹阻燃體系的增效添加劑，當納米TW2在高溫灼燒時，參與了聚磷酸銨-季戊四醇-三聚氰胺膨脹體系形成 的碳質層，并且生成了白色TiP2O7物質，該物質有助于在高溫下阻止氧氣向基材擴散，防止 碳質層產生裂縫，提高碳質層的強度。納米T^2的加入還可提高防火涂層的耐紫外老化性 和耐水性能。可膨脹石墨與納米TiA復合使用，對防火防腐涂料的綜合性能有疊加增效作 用，從而解決了單一使用聚磷酸銨-季戊四醇-三聚氰胺膨脹阻燃體系存在的耐高溫氧化 性能、耐水性和耐候性差的問題。鋼結構一旦銹蝕，會嚴重削弱防火涂層的附著力，引起涂層開裂脫落。當防火涂 層結構致密、耐水性強、附著力好、或涂層足夠厚時，才能有效屏蔽水蒸汽、氧氣、氯離子等 的侵蝕，起到物理防銹的作用。在本配方中，環氧樹脂具有粘結力強、附著力高、耐水、防腐 性能；石墨具有磷片結構，在涂層中呈平行重疊排列，形成“迷宮”效應而具有屏蔽性；納米 TiO2的小尺寸效應、表面效應及形成的互穿網絡結構，使涂層致密，增強了涂層的抗水防腐 蝕能力。復合鐵鈦粉是由多種不同形態的磷酸鹽與硅基、鈦基、鐵基氧化物及氧化釔等納米 粉體復合而成的，其自身有一定的防銹能力。磷酸鹽中的磷酸根可與鋼鐵表面的鐵原子反 應，生成水不溶的磷酸鐵絡合鹽，并牢固地附著在鋼鐵表面，起到鈍化緩蝕作用，并隔絕了 水、氧、氯離子等，起到化學防銹作用。復合鐵鈦粉即是一種超細防銹顏料，又是防火涂料中 的阻燃劑。在涂層受火時，磷酸鹽分解出磷酸根，成為阻燃劑和脫水催化劑，并有消煙作用。本發明以相對分子質量低的液體環氧樹脂與水可分散的環氧固化劑配合體系為 成膜物，以聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蠟為膨脹阻燃體系，以納米二氧化鈦、可 膨脹石墨為增效劑，以復合鐵鈦粉為防銹顏料，制備的水性環氧超薄型鋼結構的防火防腐 涂料，其特點是VOC排放量低，符合環保標準，耐火極限高，當涂層厚度為12)mm時， 耐火極限超過90min，且具有優良的防火防腐性及物理機械性能。本發明應用領域廣泛，可 廣泛應用于室內及室外鋼結構防護，也適用于石化工業中有烴類火災危險的設施防護。本發明經檢測，主要性能如下本發明按照GB14907-2002《鋼結構防火涂料》進行檢驗，結果見下表水性環氧超薄型鋼結構防火防腐涂料性能
權利要求
1.一種用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料其特征在于以液體環氧樹脂0ER-95、丙 二醇甲醚組成甲組份；以水性胺固化劑751、去離子水、丙二醇甲醚、分散劑、消泡劑、濕潤 劑、聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蠟42號、納米TiO2漿、可膨脹石墨、復合鐵鈦粉 組成乙組份，甲乙組份按1 5質量比混合而成；在配方中各組份成分構成如下，其中甲組份為 液體環氧樹脂0ER-95 70-95% 丙二醇甲醚5-30%乙組份為水性胺固化劑75110-15%去離子水6-10%丙二醇甲醚2-5%聚磷酸銨20- %三聚氰胺12-15%季戊四醇8-10%氯化石蠟42#2-5%納米 TiO2I8-12%可膨脹石墨3-6%復合鐵鈦粉4-8%分散劑0.3-0.6%潤濕劑0.2-0.4%消泡劑0.2-0.4%上述各組份中成分含量為質量百分比計。
2.制備如權利要求1所述用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料的方法，其工藝步驟如下a.將液體環氧樹脂0ER-95用丙二醇甲醚稀釋均勻，制備成A組分；b.納米TiO2漿料的制備在離子水中加入硅烷偶聯劑和納米TiO2，超聲波振蕩分散 2. 5h，調PH值為6. 5，制備成納米TiO2漿料；c.按配方稱量，去離子水在攪拌過程中分別加入分散劑、潤濕劑、消泡劑、丙二醇甲醚、 水性胺固化劑，攪拌混合均勻，依次加入聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蠟42號、納 米TiO2漿、可膨脹石墨及復合鐵鈦粉，高速分散30min，再經三輥機研磨至細度< 60 μ m，成 B組分。甲乙組份按15質量比混合均勻構成用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料。
全文摘要
本發明公開了一種用于超薄型鋼結構的防火防腐涂料以液體環氧樹脂OER-95、丙二醇甲醚組成甲組份；以水性胺固化劑751、去離子水、丙二醇甲醚、分散劑、消泡劑、濕潤劑、聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蠟42號、納米TiO2漿、可膨脹石墨、復合鐵鈦粉組成乙組份，甲乙組份按1∶5質量比混合而成；本發明VOC排放量低，符合環保標準，耐火極限高，且具有優良的防火防腐性及物理機械性能。本發明應用領域廣泛，可廣泛應用于室內及室外鋼結構防護，也適用于石化工業中有烴類火災危險的設施防護。
文檔編號C09D7/12GK102108236SQ201010622969
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者劉成樓, 隗功祥 申請人:北京虹霞正升涂料有限責任公司