專利名稱：聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防火涂料，尤其是一種通過化學(xué)改性的水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。
背景技術(shù)：
鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、制造及安裝機(jī)械化程度高、布局靈活、污染少等綜合優(yōu)勢(shì)，越來越多地應(yīng)用在(超)高層建筑中。但是，耐火性差是鋼結(jié)構(gòu)建筑的一個(gè)致命缺點(diǎn)。在火災(zāi)高溫作用下，鋼材的力學(xué)性能，如屈服強(qiáng)度、彈性模量等隨溫度升高而迅速降低，其臨界失效溫度為550℃左右，一旦著火，15分鐘左右就開始逐漸喪失承重能力?；炷烈泊嬖谀突鸱矫娴膯栴}，由于其組成材料的成分復(fù)雜且離散性大、熱功參數(shù)差異大、材質(zhì)的理化性能的差別等因素，使其在高溫下產(chǎn)生應(yīng)力形變、溫度形變等變形，致使抗壓、抗拉強(qiáng)度等急劇下降，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)破壞。因此，對(duì)于高層建筑內(nèi)由混凝土和鋼組成的多種結(jié)構(gòu)包括純鋼結(jié)構(gòu)都必須進(jìn)行防火處理。目前，相關(guān)厚涂型防火涂料的專利、研究報(bào)道已有很多。如范春山等(專利公開號(hào)為CN1076941)提出梯次發(fā)泡觀點(diǎn)，將高溫發(fā)泡層、低溫發(fā)泡層、隔離層按先后次序，分四層涂于鋼材表面；阻火過程中梯次發(fā)泡，形成復(fù)合涂層，不產(chǎn)生有毒氣體，耐火極限超過60分鐘。郭靜峰(專利公開號(hào)為CN1088598)研制了一種使用時(shí)只需用水?dāng)嚢璧臒o機(jī)型防火涂料，其特征在于以玻璃粉、生石灰粉、瓷粉和硅酸鈉為原料，四者質(zhì)量比40∶30∶40∶60。郭炳林等(專利公開號(hào)為CN1091445)針對(duì)無機(jī)防火涂料粘性不足，采用陶土或膨潤土類粘土作為襯隔輔助接合劑，滑石、硫酸鈣及碳酸鈣為輔助接合劑，與波特蘭水泥、蛭石、纖維材料組成無機(jī)型防火涂料組合物。劉小兵(專利公開號(hào)為CN 1106851)由礦棉、巖棉為增強(qiáng)材料，與氫氧化鈣、硅酸鈉、高嶺土、磷酸鋁、輕質(zhì)骨料苯丙乳液、十二烷基苯磺酸鈉及水組成，具有保溫、隔熱、吸聲、防火、防腐等功效。劉振華(專利公開號(hào)為CN 1180085)采用礦石絨、石棉絨等新型材料，與831(粘合劑)、膠水、石膏、膨潤土、珍珠粉、玻璃水、生石粉、滑石粉等多種化工原料加工而成，絕熱保溫溫度-40℃～800℃，不變形，不裂口，防水性能好。Saka等([P]JP06 32666)提出一種可涂覆于建筑物表面的無機(jī)防火涂料，由水硬性白水泥、水玻璃、蛭石、膨脹珍珠巖、無機(jī)玻璃纖維等組成。Matsuo([P]JP 10 310477)提出了以海泡石、硅鈣石、增強(qiáng)纖維、高鋁水泥、無定型硅石為主要成份的防火涂料，該涂料具有很好的絕熱性和防爆裂性，可應(yīng)用于建筑物外墻、隧道、鋼結(jié)構(gòu)等。目前大部分專利、文獻(xiàn)報(bào)道的厚涂型防火涂料的制造大都以水泥、白水泥、高鋁水泥、水玻璃、磷酸鹽、煅燒高齡土、石膏、氧化鎂、硫酸鎂、膨潤土等無機(jī)物為粘結(jié)料，以膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、漂珠、碳酸鈣，石英粉、粉煤灰、海泡石粉、滑石粉、高嶺土等為顏填料，以玻璃纖維、鋼纖維、聚丙稀纖維、硅酸鋁纖維等為增強(qiáng)材料，以含鋁、鎂、硼、鋅的氫氧化物等為阻燃劑，產(chǎn)品具有原料廉價(jià)易得、成本低、污染少等特點(diǎn)。但附著力及物理機(jī)械性能差，耐潮性差，易龜裂、粉化、剝落，且涂層裝飾性不好等。目前厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中廣泛存在兩個(gè)較為突出的問題(1)粘結(jié)性、耐水性差，高溫狀態(tài)下易爆裂脫落；(2)涂層密度大，增加了鋼結(jié)構(gòu)負(fù)載的同時(shí)，也給施工帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種通過化學(xué)改性后賦予涂層具有水泥的剛性和聚合物的柔性，提高了涂層粘結(jié)性、耐水性和柔韌性，減少了涂層高溫或驟冷條件下易爆裂、脫落，常溫下易粉化、受潮、附著力差等缺點(diǎn)的聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及其制造方法。
本發(fā)明所說的涂料由粘結(jié)劑、改性劑、添加劑、骨料、粉料和增強(qiáng)材料組成，所說的粘結(jié)劑為水泥、硅酸鉀、鋁質(zhì)陶瓷粉料、凹凸棒粘土和煅燒菱鎂土中的至少一種；所說的改性劑為高分子聚合物乳液(或粉末)、聚磷酸鋁和氧化鋅；所說的添加劑包括阻燃劑、減水劑和增塑劑，所說的阻燃劑為氫氧化鋁、貧水硼砂、聚磷酸銨中的至少一種，所說的減水劑為聚丙烯酸類減水劑，所說的增塑劑為羥丙基甲基纖維素醚；所說的骨料為表面改性膨脹蛭石；粉料為表面改性膨脹珍珠巖、熔融漂珠、硅灰石中的至少一種；所說的增強(qiáng)材料為硅酸鋁纖維、黃麻纖維中的至少一種。
各組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)的配比如下水泥22.0～38.0，硅酸鉀4.0～18.0，鋁質(zhì)陶瓷粉料1.2～3.6，凹凸棒粘土0～1.8，煅燒菱鎂土4.7～10.5，高分子聚合物乳液2.5～10.8或高分子聚合物粉末3.0～10.0，聚磷酸鋁0.8～3.6，氧化鋅1.5～5.2，貧水硼砂2.0～5.5，氫氧化鋁0～15，聚磷酸銨0～2.5，聚丙烯酸減水劑0～1.0，羥丙基甲基纖維素醚增塑劑0～1.0，表面改性膨脹蛭石17.0～32.0，超細(xì)硅灰石礦粉0～4.0，表面改性膨脹珍珠巖0～15.2，熔融漂珠2.5～15.0，黃麻纖維0～3.0，硅酸鋁纖維2.2～7.4。高分子聚合物乳液為乙酸乙烯/乙烯共聚乳液(VAE)、苯丙乳液(SAE)、聚丙烯酸酯乳液(PAE)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)中的至少一種；高分子聚合物粉末為乙酸乙烯/乙烯共聚物(VAE)、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物(SAE)和氯乙烯乙烯月桂酸乙烯酯共聚物(VC/E/VL)中的至少一種。
本發(fā)明所說的聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制造方法如下
(1)對(duì)所采用的粉料、骨料分別進(jìn)行篩分、干燥，粉料粒徑控制在0.1～0.3mm，骨料粒徑在1～5mm；(2)將除水泥之外的粘結(jié)劑和添加劑中的阻燃劑用高性能球磨機(jī)粉化過篩使之粒徑≤300目；(3)將易吸水性的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石先用107膠水噴霧干燥后，再用0.5％-2.0％的硅烷偶聯(lián)劑的酒精噴霧進(jìn)行表面改性；(4)將硅酸鋁、黃麻纖維剪斷分散；(5)按組分配比將所有添加劑、高分子聚合物粉末與水泥粉料進(jìn)行活化改性，所說的活化改性采用攪拌，或?qū)⑷橐撼獾乃幸烟幚砗玫脑o材料攪拌均勻；(6)將所有已處理好的干性原輔材料經(jīng)高速分散機(jī)混合均勻后抽樣檢驗(yàn)，包裝入庫?；蛘邔⑷橐汉推渌幸烟幚砗玫母尚栽o材料分開獨(dú)立包裝成A、B組分。
本發(fā)明在以水泥為主的無機(jī)粘結(jié)劑基礎(chǔ)上，加入無機(jī)耐高溫粘結(jié)劑和復(fù)合改性劑實(shí)現(xiàn)粘結(jié)的高溫連續(xù)性；利用所添加的高子聚合物變形性好、結(jié)構(gòu)封閉、易涂刷等優(yōu)點(diǎn)，拼用無機(jī)聚合物實(shí)現(xiàn)對(duì)耐高溫?zé)o機(jī)粘結(jié)劑和水泥的改性；通過調(diào)節(jié)聚合物與粉填料的配比，在較低的聚灰比下，促進(jìn)水泥等無機(jī)粘結(jié)料水化完全和聚合物三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，賦予涂層具有水泥的剛性和聚合物的柔性。同時(shí)采用大量粒度不一的輕質(zhì)耐火填料，以使涂層密實(shí)并降低涂層密度。從而顯著提高了涂層粘結(jié)性、耐水性和柔韌性，減少了涂層高溫或驟冷條件下易爆裂、脫落，常溫下易粉化、受潮、附著力差等缺點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例11)首先將熔融漂珠、硅灰石礦粉、膨脹珍珠巖和膨脹蛭石分別進(jìn)行篩分、干燥，粉料粒徑控制在0.1～0.3mm，骨料粒徑在1～5mm；2)將硅酸鉀、凹凸棒粘土、鋁質(zhì)陶瓷粉料、煅燒菱鎂礦和氫氧化鋁、貧水硼砂、聚磷酸鋁分別用高性能球磨機(jī)粉化過篩使之粒徑≤300目；3)將易吸水性的膨脹珍珠巖，膨脹蛭石先用107膠水噴霧干燥后，再用0.5％-2.0％的硅烷偶聯(lián)劑的酒精經(jīng)噴霧干燥，進(jìn)行表面改性；4)將硅酸鋁和黃麻纖維經(jīng)剪棉機(jī)剪斷分散；5)將硅酸鹽水泥32.0Kg，硅酸鉀6.5Kg，鋁質(zhì)陶瓷粉料2.5Kg，凹凸棒粘土2.5Kg，煅燒菱鎂礦5.2Kg及聚丙烯酸減水劑0.35Kg，羥丙基甲基纖維素醚增塑劑0.65Kg，聚磷酸鋁1.4Kg，氧化鋅2.8Kg，氫氧化鋁2.0Kg，貧水硼砂2.0Kg，加入攪拌機(jī)混合攪拌進(jìn)行活化改性；6)連同步驟5)改性后的物料和超細(xì)硅灰石礦粉2.0Kg、熔融漂珠5.2Kg、硅酸鋁纖維3.5Kg及表面改性膨脹珍珠巖6.5Kg、表面改性膨脹蛭石18.4Kg投入高速分散器混合均勻?yàn)锳組分；乙酸乙烯酯一乙烯共聚乳液(VAE)7.0Kg為B組分；抽檢合格后，分別包裝入庫。
具體施工時(shí)，將B組分按水灰比0.8～1.2加水，經(jīng)攪拌機(jī)攪拌稀釋，調(diào)節(jié)pH值9～12后，再將A組分加入上一漿料，攪拌至均勻。采用噴涂或者手抹施工，按防火要求，多次分層涂抹。
產(chǎn)品耐火性能涂層厚度25mm，耐火極限≥180min；表干時(shí)間4h；粘結(jié)強(qiáng)度0.65Mpa；密度470Kg/m3；其它性能指標(biāo)均符合鋼結(jié)構(gòu)防火涂料國家標(biāo)準(zhǔn)GB 14907-2002。
實(shí)施例2～5基本配方不變，僅改變?nèi)橐侯愋?，生產(chǎn)工藝同實(shí)施例1，結(jié)果見表1。
表1

實(shí)施例6～9基本配方不變，選用VAE乳液，通過改變水泥、硅酸鉀、膨脹蛭石和煅燒菱鎂土用量，其余同實(shí)施例1，結(jié)果見表2。
表2

實(shí)施例10將已處理過的含有白水泥25.0Kg，硅酸鉀4.5Kg，鋁質(zhì)陶瓷粉料3.6Kg，聚磷酸鋁3.6Kg，貧水硼砂4.0Kg，煅燒菱鎂土3.8Kg，熔融漂珠8.0Kg，氧化鋅1.5Kg，聚丙烯酸減水劑0.45Kg，羥丙基甲基纖維素醚增塑劑0.85Kg，表面處理膨脹蛭石20.2Kg，氫氧化鋁7.5Kg，黃麻纖維1.7Kg，硅酸鋁纖維3.5Kg，EVA聚合物粉末7.4Kg等物料，依次加入攪拌機(jī)中混合分散均勻即可。產(chǎn)品為粉狀。耐火性能涂層厚度25mm，耐火極限≥180min；表干時(shí)間4.5h；粘結(jié)強(qiáng)度0.50Mpa；密度482Kg/m3；其它性能均符合鋼結(jié)構(gòu)防火涂料國家標(biāo)準(zhǔn)GB14907-2002。
具體施工時(shí)，只需按水灰比0.8～1.2兌水稀釋本涂料，采用噴涂或者手抹施工，按防火要求，多次分層涂抹。
實(shí)施例11～15基本配方不變，選用EVA聚合物粉末，同時(shí)改變水泥、膨脹蛭石、EVA聚合物粉末、氫氧化鋁用量。結(jié)果見表3。
表3

具體施工時(shí)，只需按水灰比0.8～1.2兌水稀釋本涂料，采用噴涂或者手抹施工，按防火要求，多次分層涂抹。
實(shí)施例16與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于鋁質(zhì)陶瓷粉料為1.2Kg，凹凸棒粘土1.8Kg，聚磷酸鋁0.8Kg，氧化鋅5.2Kg，貧水硼砂5.5Kg。并加入聚磷酸銨2.5Kg。
權(quán)利要求
1.聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于由粘結(jié)劑、改性劑、添加劑、骨料、粉料和增強(qiáng)材料組成，所說的粘結(jié)劑為水泥、硅酸鉀、鋁質(zhì)陶瓷粉料、凹凸棒粘土和煅燒菱鎂土中的至少一種；所說的改性劑為高分子聚合物乳液或粉末、聚磷酸鋁和氧化鋅；所說的添加劑包括阻燃劑、減水劑和增塑劑，所說的阻燃劑為氫氧化鋁、貧水硼砂、聚磷酸銨中的至少一種，所說的減水劑為聚丙烯酸類減水劑，所說的增塑劑為羥丙基甲基纖維素醚；所說的骨料為表面改性膨脹蛭石；粉料為表面改性膨脹珍珠巖、熔融漂珠、硅灰石中的至少一種；所說的增強(qiáng)材料為硅酸鋁纖維、黃麻纖維中的至少一種；所說的粘結(jié)劑、改性劑、添加劑、骨料、粉料和增強(qiáng)材料的各組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)的配比為水泥22.0～38.0，硅酸鉀4.0～18.0，鋁質(zhì)陶瓷粉料1.2～3.6，凹凸棒粘土0～1.8，煅燒菱鎂土4.7～10.5，高分子聚合物乳液2.5～10.8或高分子聚合物粉末3.0～10.0，聚磷酸鋁0.8～3.6，氧化鋅1.5～5.2，貧水硼砂2.0～5.5，氫氧化鋁0～15，聚磷酸銨0～2.5，聚丙烯酸減水劑0～1.0，羥丙基甲基纖維素醚增塑劑0～1.0，表面改性膨脹蛭石17.0～32.0，超細(xì)硅灰石礦粉0～4.0，表面改性膨脹珍珠巖0～15.2，熔融漂珠2.5～15.0，黃麻纖維0～3.0，硅酸鋁纖維2.2～7.4。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其特征在于所說的高分子聚合物乳液為乙酸乙烯/乙烯共聚乳液、苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液和聚醋酸乙烯酯中的至少一種；高分子聚合物粉末為乙酸乙烯/乙烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物和氯乙烯乙烯月桂酸乙烯酯共聚物中的至少一種。
3.聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制造方法，其特征在于其步驟為(1)對(duì)所采用的粉料、骨料分別進(jìn)行篩分、干燥，粉料粒徑控制在0.1～0.3mm，骨料粒徑在1～5mm；(2)將除水泥之外的粘結(jié)劑和添加劑中的阻燃劑用高性能球磨機(jī)粉化過篩使之粒徑≤300目；(3)將易吸水性的膨脹珍珠巖、膨脹蛭石先用107膠水噴霧干燥后，再用0.5％～2.0％的硅烷偶聯(lián)劑的酒精噴霧進(jìn)行表面改性；(4)將硅酸鋁、黃麻纖維剪斷分散；(5)按組分配比將所有添加劑、高分子聚合物粉末與水泥粉料進(jìn)行活化改性，所說的活化改性采用攪拌，或?qū)⑷橐撼獾乃幸烟幚砗玫脑o材料攪拌均勻；所說的組分由粘結(jié)劑、改性劑、添加劑、骨料、粉料和增強(qiáng)材料組成，所說的粘結(jié)劑為水泥、硅酸鉀、鋁質(zhì)陶瓷粉料、凹凸棒粘土和煅燒菱鎂土中的至少一種；所說的改性劑為高分子聚合物乳液或粉末、聚磷酸鋁和氧化鋅；所說的添加劑包括阻燃劑、減水劑和增塑劑，所說的阻燃劑為氫氧化鋁、貧水硼砂、聚磷酸銨中的至少一種，所說的減水劑為聚丙烯酸類減水劑，所說的增塑劑為羥丙基甲基纖維素醚；所說的骨料為表面改性膨脹蛭石；粉料為表面改性膨脹珍珠巖、熔融漂珠、硅灰石中的至少一種；所說的增強(qiáng)材料為硅酸鋁纖維、黃麻纖維中的至少一種；所說的粘結(jié)劑、改性劑、添加劑、骨料、粉料和增強(qiáng)材料的各組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)的配比為水泥22.0～38.0，硅酸鉀4.0～18.0，鋁質(zhì)陶瓷粉料1.2～3.6，凹凸棒粘土0～1.8，煅燒菱鎂土4.7～10.5，高分子聚合物乳液2.5～10.8或高分子聚合物粉末3.0～10.0，聚磷酸鋁0.8～3.6，氧化鋅1.5～5.2，貧水硼砂2.0～5.5，氫氧化鋁0～15，聚磷酸銨0～2.5，聚丙烯酸減水劑0～1.0，羥丙基甲基纖維素醚增塑劑0～1.0，表面改性膨脹蛭石17.0～32.0，超細(xì)硅灰石礦粉0～4.0，表面改性膨脹珍珠巖0～15.2，熔融漂珠2.5～15.0，黃麻纖維0～3.0，硅酸鋁纖維2.2～7.4；(6)將所有已處理好的干性原輔材料經(jīng)高速分散機(jī)混合均勻后抽樣檢驗(yàn)，包裝入庫，或者將乳液和其他所有已處理好的干性原輔材料分開獨(dú)立包裝成A、B組分。
4.如權(quán)利要求3所述的聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制造方法，其特征在于所說的高分子聚合物乳液為乙酸乙烯/乙烯共聚乳液、苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液和聚醋酸乙烯酯中的至少一種；高分子聚合物粉末為乙酸乙烯/乙烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物和氯乙烯乙烯月桂酸乙烯酯共聚物中的至少一種。
全文摘要
聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，涉及一種防火涂料。提供一種聚合物改性水泥基厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及制造方法。由粘結(jié)劑、改性劑、添加劑、骨料、粉料和增強(qiáng)材料組成。粉料、骨料篩分、干燥；將除水泥之外的粘結(jié)劑和阻燃劑粉化過篩；珍珠巖、蛭石表面改性；增強(qiáng)材料剪斷分散；按組分配比將所有添加劑、高分子聚合物粉末與水泥粉料活化改性，或?qū)⑷橐撼獾乃幸烟幚砗玫脑o材料攪拌均勻。實(shí)現(xiàn)粘結(jié)的高溫連續(xù)性，利用所添加的高子聚合物變形性好、結(jié)構(gòu)封閉、易涂刷等優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)耐高溫?zé)o機(jī)粘結(jié)劑和水泥的改性；賦予涂層具有水泥的剛性和聚合物的柔性，降低涂層密度，涂層粘結(jié)性、耐水性和柔韌性高，不易爆裂脫落、粉化、受潮，附著力好。
文檔編號(hào)C09D131/04GK1648185SQ20041008538
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者戴李宗, 莊勛港, 吳明聯(lián), 黃曉平 申請(qǐng)人:廈門大學(xué), 廈門市大平工貿(mào)有限公司