[发明专利]一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性超薄膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法。属于防火涂料技术领域。

背景技术

防火涂料是目前钢结构防火保护的主要形式之一，其中尤以膨胀型防火涂料的发展最为迅速。现有的膨胀型钢结构防火涂料种类按涂层厚度可分为薄型和超薄型两类；按其材料形态可分为水性、溶剂型和粉末型三类。其中水性超薄膨胀型钢结构防火涂料有较好的防火性能，同时又满足环保的要求，是钢结构防火涂料发展的方向。

水性超薄膨胀型钢结构防火涂料主要由成膜物质、防火助剂、填料以及助剂几部分组分。成膜物质主要包括聚合物乳液（如苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、环氧乳液等）和水溶性聚合物树脂（如水性氨基树脂、水性酚醛树脂等）。防火助剂通常包括三种基本组分：酸源、碳源和气源。目前酸源一般采用聚磷酸盐，碳源采用含碳量高的季戊四醇，气源采用含氮的三聚氰胺。涂料在遭遇火灾时，通过酸源、碳源和气源三者的协同作用形成多孔性的发泡炭化层，从而大大降低土层的导热系数，阻止热量向基体钢材的传递而破坏。

由于防火助剂包括三种组份，工业生产中常常存在计量不准确而使防火涂料的防火性能的波动很大。因此在本发明中，采用将酸源和碳源合二为一的多聚磷酸季戊四醇酯作为防火助剂，并采用含氮的氨基树脂作为成膜物质的一部分，同时起到了气源的作用，较好地解决了上述问题。

同时，现有的防火涂料成膜物质中常添加有含卤素的阻燃剂。这些涂料虽然有良好的防火效果，但是火灾中卤素燃烧生成的有毒气体容易造成人员的窒息和中毒，对受灾及消防人员均有害。因此本发明中所采用的所有原材料均不含卤素。

本发明涉及的以聚磷酸酯为防火助剂的水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料既具有良好的防火性能，又解决了工业生产中的配料计量问题和火灾中卤素对人体的危害，因此具有良好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料，这种涂料涂层薄，耐火极限时间长，并解决了工业生产中的配料计量问题和火灾中卤素对人体的危害。

本发明的目的是提供上述一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其制造原料廉价，工艺流程简单。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种水性无卤超薄膨胀型钢结构防火涂料：具体是采用水性环氧乳液和水性氨基树脂为成膜物质，以多聚磷酸酯为防火助剂，钛白粉、海泡石和硅酸铝纤维为耐高温填料，同时加入助剂：成膜助剂和水性消泡剂。其组成如下：

所述的助剂为成膜助剂和水性消泡剂。

本发明中，所述的水性环氧乳液为双酚A型环氧树脂乳液，其环氧值在0.1～0.5eq·(100g)^-1之间，固含量在35～55%之间。

本发明中，所述的水性环氧固化剂为水性聚酰胺类环氧固化剂（可采用如：型号：AB-HGA、AB-HGF，浙江安邦新材料发展有限公司产品等），质量固含量在35～55%之间，胺值为110～255.5mgKOH·g^-1。

本发明中，所述的水性氨基树脂为市售的水性氨基树脂。具体为水性六羟甲基三聚氰胺甲醛树脂、水性脲醛树脂中的一种或几种。

本发明中，所述的多聚磷酸酯为多聚磷酸与季戊四醇反应所得的产物，平均分子量为600～1200。

本发明的成膜助剂可采用如美国伊士曼化工公司产品，醇酯-12。

本发明的水性消泡剂可采用如德国毕克化学公司产品，BYK-037型。

本发明提供的水性膨胀型钢结构防火涂料的制备方法如下：

按原料配比称取各组分，防火助剂为多聚磷酸酯；填料为钛白粉、海泡石、硅酸铝纤维；助剂为成膜助剂和水性消泡剂。先将水性环氧乳液、水性环氧固化剂和氨基树脂混合均匀，然后与防火助剂、填料、助剂和适量水放在一起搅拌混合20～30min，即得本发明的成品。

本发明具有如下的优点：

1.由于本发明采用的成膜物质（水性环氧乳液和水性氨基树脂）均具有微交联结构，提高了涂层的致密程度，使防火涂料的经燃烧后形成的发泡炭化层的强度明显提高，从而耐火极限也得到提高。

2.由于本发明采用的防火助剂多聚磷酸酯将酸源和碳源合二为一，并将成膜物质之一的水性氨基树脂作为气源，克服了生产过程中因原料品种多，计量不易准确地缺点，使防火涂料的性能波动性得到较大改善。