專利名稱：一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料，尤其是涉及一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
火災(zāi)是人類常發(fā)生的自然災(zāi)害之一，隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，火災(zāi)對人們所造 成的損失越來越大。隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，工業(yè)、商業(yè)和民用建 筑中越來越多使用鋼結(jié)構(gòu)建筑材料；與此同時，在化工、石油、食品、輕工等行業(yè)中，絕大多 數(shù)的設(shè)備、管道也需要防火保護。無論是鋼結(jié)構(gòu)建筑還是化工設(shè)備、管道，在進行防火涂裝 之前都要經(jīng)過防繡、防腐蝕保護。防火涂料又叫阻燃涂料，它通過改變材料表面燃燒特性， 具有阻止火焰迅速蔓延或在火災(zāi)時能形成隔熱層使底材與熱源隔離等功能。防腐涂料則是 在材料表面形成一層致密保護層，防止材料被氧化、分解等，延長材料的使用壽命。在各種 防腐涂料中，聚吡咯、聚苯胺等導(dǎo)電聚合物以其高導(dǎo)電率、優(yōu)異的耐酸堿、抗靜電等性能越 來越受到人們的親睞。鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料主要是由基料樹脂、成炭催化劑、成炭劑、發(fā)泡劑、顏填料、 防腐蝕填料等材料組成。許多學(xué)者對鋼結(jié)構(gòu)防火、防腐涂料進行了研究。王獻紅等中國專 利，CN 1215744A，導(dǎo)電聚苯胺防污防腐涂料的制備方法報道了利用質(zhì)子酸摻雜苯胺，分散 在環(huán)氧、聚氨酯等樹脂中制備出了導(dǎo)電率在10_6 10°S/cm的防污涂料。瞿金清等(瞿金 清等，材料保護，2002，35 (6) :27 29)采用氨基樹脂與丙烯酸樹脂混合物為基料的防火涂 料，當(dāng)涂料的干膜厚度為Imm時，其耐火極限為60min。馬利等中國專利，CN 1733836A，一 種防腐涂料用環(huán)氧/聚苯胺復(fù)合基料的制備方法以環(huán)氧樹脂為分散劑，加入苯胺或衍生物 單體，通過摻雜等方法制備得到防腐涂料，腐蝕電壓達到-0. 2 -0. 5V。陽世群等人中國 專利，CN101125980A水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法報道了利用水性樹脂為基 料，加入成炭劑、膨脹劑、顏填料、消泡劑、流平劑、成膜助劑等助劑，以水為溶劑，得到了環(huán) 保膨脹型防火涂料。但是，目前通用的做法是在鋼結(jié)構(gòu)表面上涂覆一層防銹防腐蝕底漆， 然后在其之上再涂刷一層防火涂料。這種做法存在兩大缺陷1)防銹防腐蝕涂層通常是紅 丹醇酸樹脂或富鋅環(huán)氧樹脂，對環(huán)境造成嚴重污染；2)防銹防腐蝕涂層和防火涂層之間粘 結(jié)力有一定差異，相容性不好，長期使用之后材料的兩層涂料會剝離、脫落，進而失去對底 材料的保護，因而降低了材料的使用壽命。到目前為止，尚未見兼具有鋼結(jié)構(gòu)防火、防腐蝕 功能的涂料相關(guān)的專利和文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種可實現(xiàn)防腐蝕及防火涂層二合一的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐 蝕涂料及其制備方法。所述膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料的原料按質(zhì)量比的組成為蒙脫土1-一 10FeCl3 · 6H209.1 53吡咯或苯胺1-一 50十二烷基苯磺酸鈉4.4—32表面處理劑0.65--2.8分散劑120.5、-140.6基料樹脂144.5、-163.7增塑劑6.64--8.51脫水成炭催化劑103.7、-127.5成炭劑71 94.5發(fā)泡劑47.6--55顏填料15.2--21.5防腐填料35.8--65.1流平劑4.6--7.2成膜助劑4.11 8.4所述表面處理劑可采用硅烷偶聯(lián)劑KH-550等。所述分散劑可采用去離子水等。所述基料樹脂可采用硅丙樹脂和羥基丙烯酸樹脂，所述硅丙樹脂與羥基丙烯酸樹 脂的質(zhì)量比可為1.5 1。所述增塑劑可采用磷酸三丁酯等。所述脫水成炭催化劑可采用聚磷酸銨和磷酸聚氰胺，所述聚磷酸銨與磷酸聚氰胺 的質(zhì)量比可為2 1。所述成炭劑可采用山梨醇和季戊四醇等，所述山梨醇與季戊四醇的質(zhì)量比可為 1 4。所述發(fā)泡劑可采用脲和三聚氰胺等，所述脲與三聚氰胺的質(zhì)量比可為1 2。所述顏填料可采用鈦白粉、碳酸鈣、滑石粉和高嶺土的混合物，按質(zhì)量比，所述鈦 白粉碳酸鈣滑石粉高嶺土 = 1 0. 8 1. 5 1。所述防腐填料可采用納米蒙脫土 /聚苯胺復(fù)合粉末、納米蒙脫土 /聚吡咯復(fù)合粉 末(所述納米蒙脫土/聚苯胺復(fù)合粉末是由納米層狀蒙脫土插層聚苯胺導(dǎo)電聚合物而得到 的導(dǎo)電復(fù)合材料；所述納米蒙脫土 /聚吡咯復(fù)合粉末是由納米層狀蒙脫土插層聚吡咯導(dǎo)電 聚合物而得到的導(dǎo)電復(fù)合材料)。所述流平劑可采用德國畢克公司生產(chǎn)的BYK系列流平劑(型號為BYK-306)。所述成膜助劑可采用乙二醇丁醚醇酸酯和乙二醇苯醚等，所述乙二醇丁醚醇酸酯 與乙二醇苯醚的質(zhì)量比可為2 1。所述膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料的制備方法包括以下步驟
1)將六水三氯化鐵!^eCl3 · 6H20、十二烷基苯磺酸鈉、蒙脫土加入到去離子水中， 攪拌均勻，注入吡咯或苯胺，體系迅速變黑，在氮氣保護下反應(yīng)，在水中進行超聲分散，再進 行離心分離，所得的沉淀用去離子水反復(fù)洗滌，直至濾液呈中性，干燥，經(jīng)研磨得到聚吡咯/ 蒙脫土納米復(fù)合粉末或聚苯胺/蒙脫土納米復(fù)合粉末；2)按配比將鈦白粉、碳酸鈣、滑石粉、高嶺土混合加入到分散機中，加熱至105 115°C，維持該溫度10 30min后，停止加熱，加入硅烷偶聯(lián)劑KH550，分散20 45min ；3)當(dāng)溫度低于45°C時，加入羥基丙烯酸樹脂、硅丙樹脂、去離子水、磷酸三丁酯、 聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺酯、山梨醇、季戊四醇、脲、三聚氰胺、納米蒙脫土 /聚吡咯導(dǎo)電復(fù) 合粉末或納米蒙脫土 /聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合粉末、BYK-306,乙二醇丁醚醇酸酯、乙二醇苯醚，混 合120 150min，充分溶解、分散后，將物料導(dǎo)入砂磨機中，研磨、出料、過篩，得膨脹型鋼結(jié) 構(gòu)防火防腐蝕涂料。本發(fā)明在超膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料的制備過程中，將聚合物單體分散到蒙脫 土片層中，然后使單體在蒙脫土層間進行聚合反應(yīng)，利用聚合時放出的巨大熱量，克服蒙脫 土片層間的分子間作用力，使蒙脫土片層剝離，從而得到具有低表面電阻率、高導(dǎo)電率的納 米片層蒙脫土與聚合物復(fù)合材料，以其為填料加入到涂料中，與傳統(tǒng)的金屬粉或單一導(dǎo)電 聚合物填料相比，其防腐蝕性能大大提高；同時在防腐蝕涂料中加入超薄膨脹型防火組分， 對各種復(fù)合組分的配比進行協(xié)同優(yōu)化，使涂料兼具防銹防腐蝕、防火性能，制備出的防火防 腐涂料具有以下優(yōu)點1)利用低表面電阻率、高導(dǎo)電率的納米蒙脫土 /聚合物復(fù)合材料作為導(dǎo)電填料， 實現(xiàn)了防銹防腐蝕涂層和防火涂層二合一，解決了兩層之間相容性差、易脫落的問題，減少 了施工工序，大大降低了成本；同時對各種復(fù)合組分的配比進行協(xié)同優(yōu)化，大大提高了涂料 防火防腐蝕性能。2)使用水性硅丙樹脂和羥基丙烯酸樹脂作為基料樹脂，代替了傳統(tǒng)的油性樹脂， 實現(xiàn)了零VOC排放。3)利用插層結(jié)構(gòu)的納米蒙脫土 /導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料為導(dǎo)電填料，使該涂料具有 優(yōu)異防腐蝕性能，還具有抗靜電、耐水性、耐洗擦性、保光性能。4)制備方法簡單，產(chǎn)品安全無毒，符合環(huán)境保護要求。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1 5 步驟1、將9. Ig六水三氯化鐵、4. 4g十二烷基苯磺酸鈉、Ig蒙脫土加入到20mL去 離子水中，攪拌均勻，用注射器注入ImL吡咯單體，體系迅速變黑，在氮氣保護下，室溫反應(yīng) 12h。在水中進行超聲分散，再進行離心分離，所得的沉淀用去離子水反復(fù)洗滌，直至濾液呈 中性。在60°C下真空干燥Mh，經(jīng)研磨得到得到納米蒙脫土 /聚吡咯復(fù)合粉末或納米蒙脫 土 /聚苯胺復(fù)合粉末。步驟2、將鈦白粉、碳酸鈣、滑石粉、高嶺土加入到高速分散機中，逐漸加熱至 1050C，維持該溫度lOmin，停止加熱，加入硅烷偶聯(lián)劑KH550，高速分散40min。步驟3、當(dāng)溫度低于45°C時，分批加入羥基丙烯酸樹脂、硅丙樹脂、去離子水、磷酸三丁酯、聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺酯、山梨醇、季戊四醇、脲、三聚氰胺、BI-306、納米蒙脫土 /聚苯胺復(fù)合粉末或納米蒙脫土 /聚吡咯復(fù)合粉末，混合120min，充分溶解、分散后，將物料 導(dǎo)入砂磨機中，研磨、出料、過篩、包裝。其各組分用量及測試結(jié)果見表1。表1實施例1 5各組分用量及測試結(jié)果(單位g)
權(quán)利要求
1.一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于其原料按質(zhì)量比的組成為 蒙脫土 1 10、FeCl3 ·6Η20 9. 1 53、吡咯或苯胺1 50、十二烷基苯磺酸鈉4. 4 32、表面處理劑0. 65 2. 8、分散劑120. 5 140. 6、基料樹脂144. 5 163. 7、增塑劑6. 64 8. 51、脫水成炭催化劑103. 7 127. 5、成炭劑71 94. 5、發(fā)泡劑47. 6 55、顏填料15. 2 21. 5、防腐填料35. 8 65. 1、流平劑4. 6 7. 2、成膜助劑4. 11 8. 4。
2.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于所述表面處理 劑為硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-550 ；所述分散劑為去離子水。
3.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于所述基料樹脂 為硅丙樹脂和羥基丙烯酸樹脂，所述硅丙樹脂與羥基丙烯酸樹脂的質(zhì)量比為1.5 1。
4.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于所述增塑劑為 磷酸三丁酯；所述脫水成炭催化劑為聚磷酸銨和磷酸聚氰胺，所述聚磷酸銨與磷酸聚氰胺 的質(zhì)量比為2 1 ；所述成炭劑為山梨醇和季戊四醇，所述山梨醇與季戊四醇的質(zhì)量比為1 4。
5.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于所述發(fā)泡劑為 脲和三聚氰胺，所述脲與三聚氰胺的質(zhì)量比為1 2。
6.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于所述顏填料為 鈦白粉、碳酸鈣、滑石粉和高嶺土的混合物，按質(zhì)量比，所述鈦白粉碳酸鈣滑石粉高 嶺土 = 1 0. 8 1. 5 1。
7.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于所述防腐填料 為納米蒙脫土 /聚苯胺復(fù)合粉末、納米蒙脫土 /聚吡咯復(fù)合粉末。
8.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于所述流平劑為 ΒΥΚ-306流平劑。
9.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其特征在于所述成膜助 劑為乙二醇丁醚醇酸酯和乙二醇苯醚，所述乙二醇丁醚醇酸酯與乙二醇苯醚的質(zhì)量比為2 I0
10.如權(quán)利要求1所述的一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料的制備方法，其特征在于 包括以下步驟1)將六水三氯化鐵FeCl3·6Η20、十二烷基苯磺酸鈉、蒙脫土加入到去離子水中，攪拌均 勻，注入吡咯或苯胺，體系迅速變黑，在氮氣保護下反應(yīng)，在水中進行超聲分散，再進行離心 分離，所得的沉淀用去離子水反復(fù)洗滌，直至濾液呈中性，干燥，經(jīng)研磨得到聚吡咯/蒙脫 土納米復(fù)合粉末或聚苯胺/蒙脫土納米復(fù)合粉末；2)按配比將鈦白粉、碳酸鈣、滑石粉、高嶺土混合加入到分散機中，加熱至105 115°C，維持該溫度10 30min后，停止加熱，加入硅烷偶聯(lián)劑KH550，分散20 45min ；3)當(dāng)溫度低于45°C時，加入羥基丙烯酸樹脂、硅丙樹脂、去離子水、磷酸三丁酯、聚磷 酸銨、磷酸三聚氰胺酯、山梨醇、季戊四醇、脲、三聚氰胺、納米蒙脫土 /聚吡咯導(dǎo)電復(fù)合粉 末或納米蒙脫土 /聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合粉末、BYK-306、乙二醇丁醚醇酸酯、乙二醇苯醚，混合 120 150min，充分溶解、分散后，將物料導(dǎo)入砂磨機中，研磨、出料、過篩，得膨脹型鋼結(jié)構(gòu) 防火防腐蝕涂料。
全文摘要
一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料及其制備方法，涉及一種涂料。提供一種可實現(xiàn)防腐蝕及防火涂層二合一的膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料及其制備方法。原料組成為蒙脫土、FeCl3·6H2O、吡咯或苯胺、十二烷基苯磺酸鈉、表面處理劑、分散劑、基料樹脂、增塑劑、脫水成炭催化劑、成炭劑、發(fā)泡劑顏填料、防腐填料、流平劑和成膜助劑。利用水性硅丙樹脂和羥基丙烯酸樹脂作為基料樹脂，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油性樹脂，實現(xiàn)零VOC排放；利用插層結(jié)構(gòu)的納米蒙脫土/導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料為導(dǎo)電填料，使該涂料具有優(yōu)異防腐蝕性能；同時加入超薄膨脹型防火組分，對各種復(fù)合組分的配比進行協(xié)同優(yōu)化，解決兩層之間相容性差、易脫落的問題，減低成本。
文檔編號C08G73/02GK102115627SQ20111009202
公開日2011年7月6日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者戴李宗, 羅偉昂, 許一婷, 鄧胡軍, 郭一賓, 陳光劍 申請人:廈門大學(xué)