本發(fā)明屬于防火材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及粉煤灰基地聚物防火涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋼結(jié)構(gòu)作為近年來一種新型的建筑結(jié)構(gòu)形式，具有結(jié)構(gòu)形式靈活、自重輕、強(qiáng)度高、抗震性和變形性好、施工周期短、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在建筑中得到廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)本身雖為不燃燒材料，但其具有耐火性差的致命弱點(diǎn)。在火災(zāi)高溫作用下，其力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、彈性模量、荷載能力都會隨溫度的升高而降低。結(jié)構(gòu)溫度達(dá)到300～400℃時(shí)，其強(qiáng)度就會下降50％，溫度達(dá)到600℃時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)基本喪失全部強(qiáng)度剛度。而一般火場溫度可達(dá)到800～1000℃，在這樣高的溫度下，裸露的鋼結(jié)構(gòu)會快速出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生局部破壞，造成鋼結(jié)構(gòu)整體在15min左右就會喪失承重能力而垮塌。對鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施很多，在實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛且最經(jīng)濟(jì)有效的方法是涂裝鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
在鋼結(jié)構(gòu)防火涂料品種中，水性無機(jī)防火涂料尤其是厚涂型防火涂料(不超過25mm)具有良好的發(fā)展前景，該涂料多為蛭石水泥系、礦纖維水泥系、氯氧鎂水泥系等無機(jī)體系，耐火極限可達(dá)30～180min，多使用在耐火極限要求2h以上的室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)上，施工多采用噴涂。這類涂料在火災(zāi)中涂層基本不膨脹，依靠材料的不燃性、低導(dǎo)熱性或涂層中材料的吸熱性，延緩鋼材的溫升，保護(hù)鋼構(gòu)件。其主要優(yōu)點(diǎn)是涂層穩(wěn)定性好、耐火極限高、耐候性好，但其存在室內(nèi)外不能通用，價(jià)格較高，缺乏市場競爭力，對于雙組份涂料運(yùn)輸成本較高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了粉煤灰基地聚物防火涂料及其制備方法，該方法制備工藝簡單，所得防火涂料耐久性好，不易開裂、脫落，環(huán)保無毒，干燥速度快，可以用于鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)外防護(hù)，且合理有效利用粉煤灰等工業(yè)廢棄物資源，降低成本，減少開采使用其它礦物填料導(dǎo)致的環(huán)境破壞。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：
一種粉煤灰基地聚物防火涂料，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：
堿激發(fā)劑30～40份、粉煤灰40～50份，偏高嶺土0～15份，分散劑0.02～0.04份，消泡劑0.03～0.05份，輕鈣粉10～20份，阻燃劑0.5～0.8份，增稠劑0.02～0.04份，聚合物乳液1.0～1.5份，水10～20份。
優(yōu)選地，所述一種粉煤灰基地聚物防火涂料，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：
堿激發(fā)劑35份、粉煤灰45份，偏高嶺土10份，分散劑0.02份，消泡劑0.03份，輕鈣粉10份，阻燃劑0.8份，增稠劑0.02份，聚合物乳液1.0份，水15份。
其中，所述堿激發(fā)劑為改性水玻璃；
其中，所述粉煤灰粒徑在75μm以下，SiO2、Al2O3、Fe2O3三者合計(jì)占72％以上，含鈣量低于10％，燒失量低于10％；
其中，所述偏高嶺土由高嶺土在800～900℃下煅燒2～3小時(shí)制得。
其中，所述分散劑為六偏磷酸鈉；
其中，所述消泡劑選自烷基硅油、醇類、蓖麻油、棕櫚油和油酸中的一種或多種；
其中，所述輕鈣粉為市售，粒徑為800～1000目；
其中，所述阻燃劑為氫氧化鋁或三聚氰胺；
其中，所述增稠劑為無機(jī)增稠劑或有機(jī)增稠劑；
其中，所述聚合物乳液為硅丙乳液或純丙乳液。
上述粉煤灰基地聚物防火涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)使用氫氧化鈉調(diào)整改性水玻璃的模數(shù)為1.0～1.2，濃度為30％～40％；
(2)將調(diào)整好的改性水玻璃與粉煤灰、偏高嶺土混合物混合，在1000～1500r/min攪拌條件下加入水、分散劑、30％～50％的消泡劑、顏填料、阻燃劑，攪拌30～40min；
(3)在600～800r/min攪拌條件下加入聚合物乳液、增稠劑、剩余部分的消泡劑，攪拌30～60min，待混合物均勻后即得防火涂料。
其中，在步驟(2)中，攪拌條件優(yōu)選為1200r/min，攪拌時(shí)間優(yōu)選為35min。
其中，步驟(3)中，攪拌條件優(yōu)選為700r/min，攪拌時(shí)間優(yōu)選為45min。
通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下：
本發(fā)明解決了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供粉煤灰基地聚物防火涂料制備工藝簡單，所得防火涂料滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB 14907-2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》中的指標(biāo)要求，且耐久性好，不易開裂、脫落，環(huán)保無毒，干燥速度快，可以用于鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)外防護(hù)，且有效利用粉煤灰、磷石膏等工業(yè)廢棄物資源作為填料，降低成本，減少開采使用其它礦物填料導(dǎo)致的環(huán)境破壞；本發(fā)明提供的粉煤灰基地聚物防火涂料可以有效解決當(dāng)前堿金屬硅酸鹽基防火涂料涂膜不耐水、不耐潮和摻入氟硅酸鹽、硼酸鹽和有機(jī)高分子耐水樹脂等改性劑后耐火性不佳、涂料成本增加等問題。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。在不背離本發(fā)明精神和本質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍。
以下實(shí)施例所用其中，上述粉煤灰粒徑在75μm以下，SiO2、Al2O3、Fe2O3三者合計(jì)占72％以上，含鈣量低于10％，燒失量低于10％；
實(shí)施例1
按以下組分和重量準(zhǔn)備原料：改性水玻璃30kg、粉煤灰40kg，偏高嶺土10kg，六偏磷酸鈉0.02kg，烷基硅油0.03kg，800目的輕鈣粉20kg，氫氧化鋁0.5kg，無機(jī)增稠劑0.02kg，硅丙乳液1.0kg，水15kg。
按以下步驟制備粉煤灰基地聚物防火涂料：
(1)使用氫氧化鈉調(diào)整改性水玻璃的模數(shù)為1.0，濃度為30％；
(2)將調(diào)整好的改性水玻璃與粉煤灰、偏高嶺土混合物混合，在1000r/min攪拌條件下加入水、分散劑、部分消泡劑、顏填料、阻燃劑，攪拌30min；
(3)在600r/min攪拌條件下加入聚合物乳液、增稠劑、剩余部分的消泡劑，攪拌30min，待混合物均勻后即得防火涂料。
實(shí)施例2
按以下組分和重量準(zhǔn)備原料：改性水玻璃35kg、粉煤灰45kg，偏高嶺土10kg，六偏磷酸鈉0.02kg，蓖麻油0.03kg，900目的輕鈣粉10kg，氫氧化鋁0.8kg，無機(jī)增稠劑0.02kg，硅丙乳液1.0kg，水15kg。
按以下步驟制備粉煤灰基地聚物防火涂料：
(1)使用氫氧化鈉調(diào)整改性水玻璃的模數(shù)為1.1，濃度為35％；
(2)將調(diào)整好的改性水玻璃與粉煤灰、偏高嶺土混合物混合，在1200r/min攪拌條件下加入水、分散劑、部分消泡劑、顏填料、阻燃劑，攪拌35min；
(3)在700r/min攪拌條件下加入聚合物乳液、增稠劑、剩余部分的消泡劑，攪拌45min，待混合物均勻后即得防火涂料。
實(shí)施例3
按以下組分和重量準(zhǔn)備原料：改性水玻璃35kg、粉煤灰45kg，六偏磷酸鈉0.02kg，棕櫚油0.03kg，1000目的輕鈣粉20kg，三聚氰胺0.5kg，有機(jī)增稠劑0.02kg，純丙乳液1.5kg，水15kg。
按以下步驟制備粉煤灰基地聚物防火涂料：
(1)使用氫氧化鈉調(diào)整改性水玻璃的模數(shù)為1.1，濃度為35％；
(2)將調(diào)整好的改性水玻璃與粉煤灰、偏高嶺土混合物混合，在1300r/min攪拌條件下加入水、分散劑、部分消泡劑、顏填料、阻燃劑，攪拌40min；
(3)在800r/min攪拌條件下加入聚合物乳液、增稠劑、剩余部分的消泡劑，攪拌50min，待混合物均勻后即得防火涂料。
實(shí)施例4
按以下組分和重量準(zhǔn)備原料：改性水玻璃35kg、粉煤灰40kg，偏高嶺土5kg，六偏磷酸鈉0.02kg，油酸0.03kg，900目的輕鈣粉20kg，三聚氰胺0.5kg，有機(jī)增稠劑0.02kg，純丙乳液1.5kg，水10kg。
按以下步驟制備粉煤灰基地聚物防火涂料：
(1)使用氫氧化鈉調(diào)整改性水玻璃的模數(shù)為1.2，濃度為40％；
(2)將調(diào)整好的改性水玻璃與粉煤灰、偏高嶺土混合物混合，在1500r/min攪拌條件下加入水、分散劑、部分消泡劑、顏填料、阻燃劑，攪拌40min；
(3)在800r/min攪拌條件下加入聚合物乳液、增稠劑、剩余部分的消泡劑，攪拌50min，待混合物均勻后即得防火涂料。
實(shí)施例5
按以下組分和重量準(zhǔn)備原料：改性水玻璃35kg、粉煤灰50kg，偏高嶺土15kg，六偏磷酸鈉0.04kg，油酸0.05kg，900目的輕鈣粉15kg，三聚氰胺0.7kg，有機(jī)增稠劑0.04kg，純丙乳液1.2kg，水20kg。
按以下步驟制備粉煤灰基地聚物防火涂料：
(1)使用氫氧化鈉調(diào)整改性水玻璃的模數(shù)為1.2，濃度為40％；
(2)將調(diào)整好的改性水玻璃與粉煤灰、偏高嶺土混合物混合，在1500r/min攪拌條件下加入水、分散劑、部分消泡劑、顏填料、阻燃劑，攪拌40min；
(3)在800r/min攪拌條件下加入聚合物乳液、增稠劑、剩余部分的消泡劑，攪拌60min，待混合物均勻后即得防火涂料。
試驗(yàn)例：檢測實(shí)施例1-5的防火涂料的性能，結(jié)果如下表。