一種水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料及其制備方法，屬于涂料【技術(shù)領(lǐng)域】。該防火防腐涂料的組成及其質(zhì)量百分比如下：復(fù)合乳液：20%～45%；成炭催化劑：12%～25%；發(fā)泡劑：6%～12%；成炭劑：8%～17%；阻燃劑：5%～10%；層狀雙氫氧化物：1%～5%；防腐填料：8%～18%；增強(qiáng)填料：4%～12%；改性納米粉體：1%～5%；助劑：0.5%～6%；水：10%～30%。本發(fā)明采用復(fù)合改性乳液為基料，兼顧了涂層的防火性、防腐蝕性及裝飾性，避免了單一乳液作基料而帶來(lái)的涂膜缺陷；本發(fā)明添加少量納米粉料，其填充作用使涂層更加致密，能有效地阻隔O2、H2O、Cl-等對(duì)涂層的侵蝕，且在低添加量下具有很好的防火、防腐效果，很好地降低了成本；本發(fā)明具有綠色環(huán)保、制備工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于涂料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]盡管由于鋼結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于建筑物中，但極易導(dǎo)熱這一最大弱點(diǎn)將會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中失去承載能力從而帶來(lái)嚴(yán)重的后果。因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火保護(hù)是十分必要的，目前防火涂料是工程應(yīng)用中鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的最佳選材。
[0003]目前的防火涂料產(chǎn)品中大多數(shù)為溶劑型，在施工和使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(V0C)，既危害了人們的生命健康，又污染了環(huán)境。現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中還沒(méi)有同時(shí)兼具防火和防腐蝕雙重功能，嚴(yán)重影響了其使用壽命。因此，研制出具有防火性能好、防腐蝕性能優(yōu)良、耐候、耐老化、裝飾性好等優(yōu)點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，無(wú)疑將是我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)技術(shù)研究的一項(xiàng)重要任務(wù)。
[0004]到目前為止，有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料的報(bào)道相對(duì)較少，如中國(guó)專(zhuān)利CN1183211C以高氯化聚乙烯和自行合成的有機(jī)硅改性丙烯酸酯樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)，在通常采用的膨脹防火體系中添加三聚氰胺磷酸鹽和可發(fā)性膨脹石墨構(gòu)成超薄膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料；中國(guó)專(zhuān)利CN 102115627B公開(kāi)了一種膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料，其以水性硅丙樹(shù)脂和羥基丙烯酸樹(shù)脂作為基料樹(shù)脂，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，輔以防火阻燃體系、防腐填料和適量助劑，使涂層具有優(yōu)異防火、防腐蝕性能。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)是先在鋼結(jié)構(gòu)表面上涂覆一層防銹防腐蝕底漆，然后在其上面涂覆一層防火涂料。但該工藝成本太高，而且往往因?yàn)閮煞N涂層之間相容性不佳導(dǎo)致涂層剝離脫落，嚴(yán)重影響鋼結(jié)構(gòu)防火和防腐蝕效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有防火涂料存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料及其制備方法。本發(fā)明所提供的防火防腐涂料的組成及其質(zhì)量百分比如下:
復(fù)合乳液20%~45%
成炭催化劑12%~25%
發(fā)泡劑6%~12%
成炭劑8%~17%
阻燃劑5%~10%
層狀雙氫氧化物1%~5%
防腐填料8%~18%
增強(qiáng)填料4%~12%
改性納米粉體1%~5%助劑0.5%~6%
水10%~30%
所述復(fù)合乳液為純丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、環(huán)氧乳液、氯偏乳液、聚醋酸乙烯乳液中的任兩種或三種以上經(jīng)復(fù)配制得。
[0007]所述成炭催化劑為聚磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、碳酸氫銨、甲酸、植物油酸中的一種或二種以上的混合，優(yōu)選聚磷酸銨，其熱分解溫度為245~275°C。
[0008]所述發(fā)泡劑為氯化石蠟、尿素、三聚氰胺、甘氨酸、雙氰胺、蜜胺中的一種或二種以上的混合。
[0009]所述成炭劑為麥芽糖、淀粉、山梨醇、丁四醇、季戊四醇、二季戊四醇、環(huán)己六醇中的一種或二種以上的混合，優(yōu)選季戊四醇，其熱分解溫度為255~285°C。
[0010]所述阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、三氧化二銻、磷酸三丁酯、磷酸銨、氯化石蠟、四溴雙酚A、十溴二苯醚中的兩種或二種以上的混合。
[0011]所述層狀雙氫氧化物是由兩種或兩種以上金屬組成的類(lèi)水滑石層狀結(jié)構(gòu)的氫氧化物，英文簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)DHS，根據(jù)金屬離子的不同，可分為Mg-Al型、Ca-Al型、Zn-Al型、Mg-Al-Ce型、Zn-Al-Ce型等，LDHs的結(jié)構(gòu)中含有結(jié)晶水和羥基，受熱時(shí)LDHs層間脫出的H2O以及羥基分解產(chǎn)生的H2O能起到稀釋空氣中氧氣的作用，另外，LDHs結(jié)構(gòu)中的C032_受熱分解釋放的CO2可以起到隔熱氧氣的作用，此外，其對(duì)燃燒產(chǎn)生的酸性氣體具有極強(qiáng)的吸附作用，因此LDHs具有優(yōu)異的阻燃抑煙作用。
[0012]所述防腐填料為聚磷酸鋁、磷酸鋅、硼酸鋅、偏硼酸鋇、沉淀硫酸鋇、鋁粉、磷鐵粉、鱗片狀鋅粉、云母鱗片中的任兩種或三種以上的混合；
所述增強(qiáng)填料為硅灰石粉、滑石粉、絹云母、硅藻土、高嶺土、硅酸鋁纖維、巖棉纖維、?；⒅?、膨脹蛭石中的任兩種或三種以上的混合。
[0013]所述改性納米粉體為改性納米二氧化硅、改性納米二氧化鈦、改性納米氧化鋁、改性納米氧化鋅中的任意一種。所述改性納米粉體為改性納米二氧化硅、改性納米二氧化鈦、改性納米氧化鋁、改性納米氧化鋅中的任意一種，所訴改性納米粉體是通過(guò)以下方法制備的:將納米粉體置于裝有冷凝管的三口瓶，加入適量的甲苯，充分?jǐn)嚢璨⒊曊袷?，加入硅烷偶?lián)劑KH-563，加熱至一定溫度，恒溫回流一定時(shí)間，抽濾，用無(wú)水乙醇洗滌三次，烘干制得改性后的納米粉體。
[0014]所述助劑為分散劑、消泡劑、乳化劑、流平劑、增稠劑、抗沉降劑、增塑劑、偶聯(lián)劑、防閃銹劑中的任五種或六種以上混合。
[0015]本發(fā)明提出的一種水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料的制備方法，具體步驟如下:
(1)稱(chēng)取固體組分之前先進(jìn)行過(guò)篩處理；
(2)按照配方分別稱(chēng)量復(fù)合改性乳液、成炭催化劑、發(fā)泡劑、成炭劑、阻燃劑、層狀雙氫氧化物、防腐蝕填料、增強(qiáng)填料、改性納米粉體、助劑和水；
(3)在400~1000r/min的轉(zhuǎn)速下，向高速攪拌器中依次加入水、部分助劑、成炭催化齊L1、發(fā)泡劑、成炭劑、阻燃劑、防腐蝕填料、增強(qiáng)填料和改性納米粉體，攪拌10~30 min ；
(4)轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中碾磨，直至磨到規(guī)定的細(xì)度；
(5)轉(zhuǎn)入攪拌器中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至300~800r/min，加入復(fù)配改性乳液和剩余助劑，攪拌0.5~2.0 h，充分?jǐn)噭虿⑦^(guò)濾得到本發(fā)明的水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料。
[0016]本發(fā)明中層狀雙氫氧化物L(fēng)DHs的制備采用共沉淀法，以Mg-Al型層狀雙氫氧化物為例，制備過(guò)程為:稱(chēng)取一定量的Al (NO3) 3.9H20和Mg (NO3) 2.6H20,溶于蒸餾水中，攪拌均勻，向鎂鋁離子液中緩慢滴加氨水溶液，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的晶化，抽濾并水洗產(chǎn)物，將濾餅放入蒸餾水中，靜置24 h，抽濾并水洗產(chǎn)物，烘干得到LDHs。
[0017]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明采用復(fù)合改性乳液為基料，兼顧了涂層的防火性、防腐蝕性及裝飾性，避免了單一乳液作基料而帶來(lái)的某種涂膜缺陷；
2、本發(fā)明對(duì)部分阻燃劑和填料(含納米粉料)用硅烷偶聯(lián)劑KH-563進(jìn)行表面改性，改善了粉料在涂料中的分散性；
3、本發(fā)明添加了少量納米粉料，其填充作用使涂層更加致密，能有效地阻隔02、H2O,Cl—等對(duì)涂層的侵蝕，且在低添加量下具有很好的防火、防腐效果，很好地降低了成本；
4、本發(fā)明添加了LDHs，其受熱分解的H2O和CO2起到了阻燃抑煙的作用；
5、本發(fā)明通過(guò)對(duì)防火組分和防腐蝕組分的合理搭配，同時(shí)添加價(jià)格較低的增強(qiáng)填料，充分發(fā)揮了協(xié)效防火、防腐作用，進(jìn)一步提高涂層的防火性和防腐蝕性。
[0018]本發(fā)明具有綠色環(huán)保、制備工藝簡(jiǎn)單、應(yīng)用前景廣泛的特點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:
按照以下列出的組成和質(zhì)量百分比制備本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料:
硅丙乳液10%
氯偏乳液14%
聚磷酸銨15%
三聚氰胺7%
季戊四醇10%
Mg-Al型層狀雙氫氧化物1%
改性氫氧化鋁3%
硼酸鋅3%
磷酸鋅4%
聚憐酸招3%
云母鱗片2%
硅灰石粉3%
滑石粉3%
改性納米二氧化硅2%
助劑3%
水17%
該實(shí)施例的制備過(guò)程為:向攪拌器中依次加入水、部分助劑和粉料，在700 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30 min,然后轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中碾磨，直至磨到規(guī)定的細(xì)度，再轉(zhuǎn)入攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至600 r/min，加入硅丙乳液、氯偏乳液和剩余助劑，攪拌1.0 h，充分?jǐn)噭虿⒄{(diào)至合適的黏度范圍，最后經(jīng)過(guò)濾即得本發(fā)明的水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料。
[0020]實(shí)施例2:
按照以下列出的組成和質(zhì)量百分比制備本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料:
硅丙乳液12%
環(huán)氧乳液6%
聚醋酸乙烯乳液6%
聚磷酸銨12%
三聚氰胺7%
二季戊四醇8%
Ca-Al型層狀雙氫氧化物1%
改性氫氧化鎂3%
硼酸鋅4%
磷酸鋅4%
聚憐酸招2%
偏硼酸鋇2%
鱗片狀鋅粉2%
絹云母3%
滑石粉2%
膨脹蛭石1%
改性納米二氧化鈦2%
各種助劑3%
水20%
該實(shí)施例的制備過(guò)程為:向攪拌器中依次加入水、部分助劑和粉料，在800 r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20 min,然后轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中碾磨，直至磨到規(guī)定的細(xì)度，再轉(zhuǎn)入攪拌器，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至700 r/min，加入硅丙乳液、環(huán)氧乳液、聚醋酸乙烯乳液和剩余助劑，攪拌1.25 h，充分?jǐn)噭虿⒄{(diào)至合適的黏度范圍，最后經(jīng)過(guò)濾即得本發(fā)明的水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐蝕涂料。
[0021]實(shí)施例3:
按照以下列出的組成和質(zhì)量百分比制備本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料:
純丙乳液10%
氯偏乳液15%
聚磷酸銨12%
三聚氰胺6%
季戊四醇8%
Mg-Al型層狀雙氫氧化物2%
改性氫氧化鋁4%
硼酸鋅4%
磷酸鋅3%
聚憐酸招3%
鋁粉1%
硅灰石粉3%

【權(quán)利要求】
1.一種水性鋼結(jié)構(gòu)防火防腐涂料，其特征在于所述防火防腐涂料的組成及其質(zhì)量百分比如下:
復(fù)合乳液20%~45%
成炭催化劑12%~25%發(fā)泡劑6%~12%成炭劑8%~17%阻燃劑5%~10%
層狀雙氫氧化物1%~5%
防腐填料8%~18%
增強(qiáng)填料4%~12%
改性納米粉體1%~5%助劑0.5%~6%水10%~30% 所述復(fù)合乳液為純丙乳 液、硅丙乳液、苯丙乳液、環(huán)氧乳液、氯偏乳液、聚醋酸乙烯乳液中的任兩種或三種以上經(jīng)復(fù)配制得； 所述成炭催化劑為聚磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、碳酸氫銨、甲酸、植物油酸中的一種或二種以上的混合； 所述發(fā)泡劑為氯化石蠟、尿素、三聚氰胺、甘氨酸、雙氰胺、蜜胺中的一種或二種以上的混合； 所述成炭劑為麥芽糖、淀粉、山梨醇、丁四醇、季戊四醇、二季戊四醇、環(huán)己六醇中的一種或二種以上的混合； 所述阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、三氧化二銻、磷酸三丁酯、磷酸銨、氯化石蠟、四溴雙酚A、十溴二苯醚中的任意兩種或三種以上的混合； 所述層狀雙氫氧化物是由兩種或兩種以上金屬組成的類(lèi)水滑石層狀結(jié)構(gòu)的氫氧化物； 所述防腐填料為聚磷酸鋁、磷酸鋅、硼酸鋅、偏硼酸鋇、沉淀硫酸鋇、鋁粉、磷鐵粉、鱗片狀鋅粉、云母鱗片中的任兩種或三種以上的混合； 所述增強(qiáng)填料為硅灰石粉、滑石粉、絹云母、硅藻土、高嶺土、硅酸鋁纖維、巖棉纖維、玻化微珠、膨脹蛭石中的任兩種或三種以上的混合； 所述改性納米粉體為改性納米二氧化硅、改性納米二氧化鈦、改性納米氧化鋁、改性納米氧化鋅中的任意一種，所訴改性納米粉體是通過(guò)以下方法制備的:將納米粉體置于裝有冷凝管的三口瓶，加入適量的甲苯，充分?jǐn)嚢璨⒊曊袷帲尤牍柰榕悸?lián)劑KH-563，加熱至一定溫度，恒溫回流一定時(shí)間，抽濾，用無(wú)水乙醇洗滌三次，烘干制得改性后的納米粉體；所述助劑為分散劑、消泡劑、乳化劑、流平劑、增稠劑、抗沉降劑、增塑劑、偶聯(lián)劑、防閃銹劑中的任五種或六種以上混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火防腐蝕涂料，其特征在于所述成炭催化劑為聚磷酸銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火防腐蝕涂料，其特征在于所述成炭劑為季戊四醇。
4.權(quán)利要求1所述防火防腐蝕涂料的制備方法，其特征在于該方法具體步驟如下: (I)稱(chēng)取固體組分之前先進(jìn)行過(guò)篩處理；(2)按照配方分別稱(chēng)量復(fù)合改性乳液、成炭催化劑、發(fā)泡劑、成炭劑、阻燃劑、層狀雙氫氧化物、防腐蝕填料、增強(qiáng)填料、改性納米粉體、助劑和水； (3)在400~1000r/min的轉(zhuǎn)速下，向高速攪拌器中依次加入水、部分助劑、成炭催化齊L1、發(fā)泡劑、成炭劑、阻燃劑、防腐蝕填料、增強(qiáng)填料和改性納米粉體，攪拌10~30 min ； (4)轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中碾磨，直至磨到規(guī)定的細(xì)度； (5)轉(zhuǎn)入攪拌器中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至300~800r/min，加入復(fù)配改性乳液和剩余助劑，攪拌0.5~2.0 h，充分?jǐn)噭虿⑦^(guò)濾得到所述防火防腐蝕涂料。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK104130638SQ201410342081
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】張千峰, 葉云飛, 張振海, 馬駿 申請(qǐng)人:安徽千和新材料科技發(fā)展有限公司