一種超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法
【專利摘要】一種超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料構(gòu)成：納米二氧化硅氣凝膠5~20份、丙烯酸乳液15~45份、三聚氰胺30~80份、季戊四醇30~60份、聚磷酸銨50~80份、鈦白粉10~15份、海泡石纖維5~15份、滑石5~15份、可膨脹石墨5~15份、水性潤(rùn)濕分散劑0.2~0.8份、改性有機(jī)膨潤(rùn)土0.02~0.08份、水性流平劑0.05~0.2份。制備方法為：按照組分配比對(duì)各組分進(jìn)行稱量；將各組分依次加入高速分散機(jī)中進(jìn)行混料分散；靜置陳化10~15h；計(jì)量包裝。本發(fā)明的防火涂料不僅可降低涂料對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)重增加，而且對(duì)膨脹發(fā)泡過(guò)程無(wú)影響，涂層膨脹倍率高，可以大幅提高防火涂料的隔熱能力，改善鋼結(jié)構(gòu)耐火性能。
【專利說(shuō)明】
一種超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及防火涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其與一種超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法 有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼結(jié)構(gòu)工程具有自重輕、可利用空間大、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資 回收快、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代得到廣泛應(yīng)用，但其又有耐火性能差的致命弱點(diǎn)。在正 常荷載情況下，540°C左右時(shí)鋼結(jié)構(gòu)即會(huì)失去承載作用，而烴類(lèi)火場(chǎng)環(huán)境下，溫度通常在10 分鐘以內(nèi)上升至l〇〇〇°C，在這樣的環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)很快會(huì)出現(xiàn)變形，產(chǎn)生局部破壞，并失去 承載力。為提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能，鋼結(jié)構(gòu)外圍需要進(jìn)行隔熱包覆來(lái)提高建筑物的耐火極 限。
[0003] 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料具有涂覆厚度薄、飾面型好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)中，在遇 火受熱條件下能快速膨脹到原始厚度的十幾倍甚至數(shù)十倍，在鋼結(jié)構(gòu)表面形成一層致密的 隔熱保溫層，阻止熱量向鋼結(jié)構(gòu)傳遞，起到提高耐火極限的功能。但是，相對(duì)于其他非膨脹 型防火涂料，現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在發(fā)泡膨脹初期隔熱能力較低，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)在隔熱保 溫層完全膨脹之前溫度上升較大，整體耐火效果通常不如非膨脹型防火涂料，且多數(shù)涂料 對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)重增加較大，其應(yīng)用效果不理想，使用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制備方法，解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不 足，不僅可降低涂料對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)重增加，而且對(duì)膨脹發(fā)泡過(guò)程無(wú)影響，涂層膨脹倍率高， 可以大幅提尚防火涂料的隔熱能力，改善鋼結(jié)構(gòu)耐火性能。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用以下技術(shù)： 一種超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料構(gòu)成： 納米二氧化娃氣凝膠 5~20份 丙烯酸乳液 15~45份 三聚氰胺 30~80份 季戊四醇 30~60份 聚磷酸銨 50~80份 鈦白粉 10~15份 海泡石纖維 5~15份 滑石 5~15份 可膨脹石墨 5~15份 水性潤(rùn)濕分散劑 0.2~0.8份 改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.02~0.08份 水性流平劑 0.05~0.2份 作為進(jìn)一步的方案:所述超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料由以下質(zhì)量份數(shù)的原料構(gòu)成： 納米二氧化硅氣凝膠 10份 丙烯酸乳液 20份 三聚氰胺 45份 季戊四醇 40份 聚磷酸銨 70份 鈦白粉 10份 海泡石纖維 5份 滑石 10份 可膨脹石墨 15份 水性潤(rùn)濕分散劑 0.5份 改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.03份 水性流平劑 0.1份 進(jìn)一步，所述納米二氧化娃氣凝膠為球形顆粒，直徑在50~300nm。
[0006]進(jìn)一步，所述納米二氧化娃氣凝膠表面經(jīng)過(guò)疏水基團(tuán)接枝取代羥基進(jìn)行修飾。所 述疏水基團(tuán)為三甲基氯硅烷、六甲基二氧硅烷、三乙基氯硅烷、三甲基溴硅烷中的一種或多 種。
[0007]進(jìn)一步，所述納米二氧化娃氣凝膠的密度為30~100 kg/m3。
[0008] 進(jìn)一步，所述聚磷酸銨的聚合度為500~1000。
[0009] -種超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： S1:按照組分配比對(duì)各組分進(jìn)行備料； S2:將各組分依次加入高速分散機(jī)中進(jìn)行混料分散； S3:靜置陳化10~15h; S4:計(jì)量包裝。
[0010] 所述步驟S2中，先在低速800~1000 r/pm下分散10~20min，再在高速3000~5000 r/ pm下分散15~25min。
[0011] 在所述步驟S1之前，先對(duì)納米二氧化娃氣凝膠的表面進(jìn)行疏水基團(tuán)接枝進(jìn)行修 飾，用三甲基氯硅烷、六甲基二氧硅烷、三乙基氯硅烷、三甲基溴硅烷中的一種或多種接枝 取代羥基。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是： 1、 本發(fā)明制得的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，對(duì)膨脹發(fā)泡過(guò)程無(wú)影響，涂層膨脹倍率高，可 以大幅提尚防火涂料的隔熱能力，改善鋼結(jié)構(gòu)耐火性能； 2、 本發(fā)明極大減小了涂料的干膜密度，可低至1.67X103 kg/m3,與現(xiàn)有技術(shù)相比，降 低了20~30%，降低涂料對(duì)鋼結(jié)構(gòu)負(fù)重的增加； 3、 本發(fā)明納米二氧化硅氣凝膠顆粒表面經(jīng)過(guò)疏水基團(tuán)接枝修飾，有效改善了涂料的韌 性和耐水性能，使用涂層壽命長(zhǎng)； 4、 本發(fā)明優(yōu)選50~300nm的球形納米二氧化硅氣凝膠顆粒，空隙中的氣體分子之間的分 子運(yùn)動(dòng)基本可被忽略，且其極低的體積密度及納米網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的氣體運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)一步阻止氣 固兩相的熱傳導(dǎo)，極大降低了氣體分子間的對(duì)流傳熱，顯著降低了在膨脹前的熱導(dǎo)率系數(shù)； 5、采用先低速再高速的分散參數(shù)，可以確保各組分物料充分混合均勻，有利于靜置陳 化，是確保防火涂料制備成功的工藝參數(shù)設(shè)置。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)施例一 S0:選取直徑為50nm的球形納米二氧化娃氣凝膠顆粒，先對(duì)其表面進(jìn)行疏水基團(tuán)接枝 修飾，具體采用三甲基氯硅烷接枝取代羥基進(jìn)行修飾； S1:按照以下組分配比進(jìn)行備料:修飾后納米二氧化硅氣凝膠10份、丙烯酸乳液20份、 三聚氰胺45份、季戊四醇40份、聚合度600的聚磷酸銨70份、鈦白粉10份、海泡石纖維5份、滑 石10份、可膨脹石墨15份、水性潤(rùn)濕分散劑0.5份、改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.03份、水性流平劑0.1 份； S2:將S1獲得的各組分依次加入高速分散機(jī)中，在低速800r/pm下分散lOmin，再在高速 4000r/pm 下分散 25min; S3:靜置陳化10h; S4:計(jì)量包裝，獲得超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0014] 實(shí)施例二 S0:選取直徑為100nm的球形納米二氧化娃氣凝膠顆粒，先對(duì)其表面進(jìn)行疏水基團(tuán)接枝 修飾，具體采用六甲基二氧硅烷接枝取代羥基進(jìn)行修飾； S1:按照以下組分配比進(jìn)行備料:修飾后納米二氧化硅氣凝膠5份、丙烯酸乳液45份、三 聚氰胺30份、季戊四醇30份、聚合度800的聚磷酸銨50份、鈦白粉15份、海泡石纖維15份、滑 石5份、可膨脹石墨5份、水性潤(rùn)濕分散劑0.2份、改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.02份、水性流平劑0.2份； S2:將S1獲得的各組分依次加入高速分散機(jī)中，在低速1000r/pm下分散20min，再在高 速3000r/pm 下分散 25min; 33:靜置陳化1211; S4:計(jì)量包裝，獲得超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0015] 實(shí)施例三 S0:選取直徑為150nm的球形納米二氧化娃氣凝膠顆粒，先對(duì)其表面進(jìn)行疏水基團(tuán)接枝 修飾，具體采用三乙基氯硅烷接枝取代羥基進(jìn)行修飾； S1:按照以下組分配比進(jìn)行備料:修飾后納米二氧化硅氣凝膠15份、丙烯酸乳液15份、 三聚氰胺60份、季戊四醇60份、聚合度1000的聚磷酸銨60份、鈦白粉12份、海泡石纖維10份、 滑石15份、可膨脹石墨10份、水性潤(rùn)濕分散劑0.8份、改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.08份、水性流平劑 0.2 份； S2:將S1獲得的各組分依次加入高速分散機(jī)中，在低速900r/pm下分散15min，再在高速 5000r/pm 下分散 20min; 33:靜置陳化1511; S4:計(jì)量包裝，獲得超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0016] 實(shí)施例四 SO:選取直徑為200nm的球形納米二氧化娃氣凝膠顆粒，先對(duì)其表面進(jìn)行疏水基團(tuán)接枝 修飾，具體采用三甲基溴硅烷接枝取代羥基進(jìn)行修飾； S1:按照以下組分配比進(jìn)行備料:修飾后納米二氧化硅氣凝膠20份、丙烯酸乳液30份、 三聚氰胺80份、季戊四醇30份、聚合度700的聚磷酸銨80份、鈦白粉10份、海泡石纖維5份、滑 石5份、可膨脹石墨5份、水性潤(rùn)濕分散劑0.8、改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.06份、水性流平劑0.05份； S2:將S1獲得的各組分依次加入高速分散機(jī)中，在低速800r/pm下分散20min，再在高速 5000r/pm 下分散 15min; 33:靜置陳化1211; S4:計(jì)量包裝，獲得超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0017] 實(shí)施例五 S0:選取直徑為250nm的球形納米二氧化娃氣凝膠顆粒，先對(duì)其表面進(jìn)行疏水基團(tuán)接枝 修飾，具體采用三甲基氯硅烷和六甲基二氧硅烷接枝取代羥基進(jìn)行修飾； S1:按照以下組分配比進(jìn)行備料:修飾后納米二氧化硅氣凝膠10份、丙烯酸乳液40份、 三聚氰胺50份、季戊四醇30份、聚合度500的聚磷酸銨60份、鈦白粉12份、海泡石纖維5份、滑 石10份、可膨脹石墨10份、水性潤(rùn)濕分散劑〇. 5份、改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.05份、水性流平劑0.15 份； S2:將S1獲得的各組分依次加入高速分散機(jī)中，在低速900r/pm下分散15min，再在高速 3000r/pm 下分散 20min; S3:靜置陳化10h; S4:計(jì)量包裝，獲得超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0018] 實(shí)施例六 S0:選取直徑為300nm的球形納米二氧化娃氣凝膠顆粒，先對(duì)其表面進(jìn)行疏水基團(tuán)接枝 修飾，具體采用三乙基氯硅烷和三甲基溴硅烷接枝取代羥基進(jìn)行修飾； S1:按照以下組分配比進(jìn)行備料:修飾后納米二氧化硅氣凝膠5份、丙烯酸乳液35份、三 聚氰胺70份、季戊四醇30份、聚合度900的聚磷酸銨60份、鈦白粉10份、海泡石纖維10份、滑 石5份、可膨脹石墨15份、水性潤(rùn)濕分散劑0.4份、改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.04份、水性流平劑0.1 份； S2:將S1獲得的各組分依次加入高速分散機(jī)中，在低速800r/pm下分散lOmin，再在高速 4000r/pm 下分散 25min; 33:靜置陳化1511; S4:計(jì)量包裝，獲得超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
[0019] 實(shí)施例一~六制得樣品的干密度、膨脹倍率等參數(shù)如下表所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料構(gòu)成： 納米二氧化娃氣凝膠 5~20份 丙烯酸乳液 15~45份 三聚氰胺 30~80份 季戊四醇 30~60份 聚磷酸銨 50~80份 鈦白粉 10~15份 海泡石纖維 5~15份 滑石 5~15份 可膨脹石墨 5~15份 水性潤(rùn)濕分散劑 0.2~0.8份 改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.02~0.08份 水性流平劑 0.05~0.2份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于:所述納米二氧化硅氣凝 膠為球形顆粒，直徑在50~300nm〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于:所述納米二氧化硅 氣凝膠表面經(jīng)過(guò)疏水基團(tuán)接枝取代羥基進(jìn)行修飾。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于:所述疏水基團(tuán)為三甲基 氯硅烷、六甲基二氧硅烷、三乙基氯硅烷、三甲基溴硅烷中的一種或多種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于：，由以下質(zhì)量份數(shù)的原 料構(gòu)成： 納米二氧化硅氣凝膠 1〇份 丙烯酸乳液 20份 三聚氰胺 45份 季戊四醇 40份 聚磷酸銨 70份 鈦白粉 10份 海泡石纖維 5份 滑石 10份 可膨脹石墨 15份 水性潤(rùn)濕分散劑 0.5份 改性有機(jī)膨潤(rùn)土 0.03份 水性流平劑 0.1份。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于:所述納米二氧化硅氣凝 膠的密度為30~100 kg/m3。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于:所述聚磷酸銨的聚合度 為500~1000。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： S1:按照組分配比對(duì)各組分進(jìn)行稱量； S2:將各組分依次加入高速分散機(jī)中進(jìn)行混料分散； S3:靜置陳化10~15h; S4:計(jì)量包裝。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法，其特征在于，所述步驟S2 中，先在低速800~1000 r/pm下分散10~20min，再在高速3000~5000 r/pm下分散15~25min。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方法，其特征在于，在所述 步驟S1之前，先對(duì)納米二氧化娃氣凝膠的表面進(jìn)行疏水基團(tuán)接枝進(jìn)行修飾，用三甲基氯娃 烷、六甲基二氧硅烷、三乙基氯硅烷、三甲基溴硅烷中的一種或多種接枝取代羥基。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK105838171SQ201610366716
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】龔斌, 陳光亮, 戚天游, 周清
【申請(qǐng)人】四川天府防火材料有限公司