[发明专利]超薄水性环氧树脂膨胀型防火涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于对金属材料进行镀覆的技术领域，涉及一种超薄水性环氧树脂 膨胀型防火涂料及其制备方法。适用于大型体育场馆、候机楼、舰船及高层钢 结构建筑内部的火灾安全防护。

背景技术

膨胀型防火涂料是以树脂为成膜物质，将酸源、炭源、气源组成的膨胀型 阻燃剂分散于溶剂中构成的涂料。由膨胀型防火涂料制备的涂层在火焰或高温 作用下，酸源放出可使炭源酯化的无机酸作为脱水剂，炭源在脱水剂的作用下 发生酯化、交联及炭化反应，气源产生的气体使成炭过程中熔融态的体系发泡、 膨胀，形成多孔泡沫炭层。膨胀炭层的厚度通常是原涂层厚度的几十倍，泡沫 炭层具有隔热、隔氧、阻止火焰燃烧及热的传导，起到使基材保持原有机械强 度的防护作用。达到规定耐火极限的涂层越薄，防火效率就越高，性能价格比 越好，使被防护的结构材料增重越少，装饰效果也更好。

目前，利用膨胀阻燃技术制备的超薄防火涂料主要有两类：(1)以有机溶 剂为分散介质的溶剂型防火涂料；(2)以水为分散介质的水性防火涂料。显然， 水性防火涂料的有机挥发物(VOC)较溶剂型防火涂料低得多，有潜力实现零VOC 的环境保护理想目标。欧盟一类涂料规定VOC≤30g/L；我国环境标志产品标准 HBCI2-2002限定水性涂料VOC≤100g/L。因此，水性无污染成为防火涂料研究、 发展和使用的趋势之一。

传统的钢结构膨胀型溶剂型或水性防火涂料的阻燃剂由水溶性聚磷酸铵、 季戊四醇，三聚氰胺等组分组成，虽然有较好的防火效率，但达到有效耐火极 限的涂层厚度仍偏厚，很少有1mm厚度涂层耐火时间超过90min的报导；同时 水性防火涂层的耐热性和耐水性差；存在与钢结构基材的附着力不足的缺陷。 如专利ZL02133885.X发明的超薄钢结构防火涂料是以20号溶剂油为溶剂，采 用改性丙烯酸树脂为成膜物质，聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺等为阻燃剂，涂 层厚度为1.71～2.69mm，耐火极限达到了69～147min。CN1394923A发明的水 性薄型膨胀型钢结构防火涂料采用丙烯酸乳液为主要成膜物质，在磷酸铵/季戊 四醇/三聚氰胺体系内加入了膨胀石墨，提高了炭层的膨胀高度，使3mm厚涂层 的耐火时间达到了75min。CN1544557A采用溶剂汽油为分散介质，改性丙烯酸 树脂和改性氨基树脂为成膜物质，以聚磷酸铵、磷酸聚氰胺、季戊四醇、山梨 醇、三聚氰胺、脲为膨胀型阻燃剂，涂层厚度1.01mm时，耐火极限达到82min； 该专利由于加入了氨基羧酸酯基硅烷偶联剂，提高了无机组分与成膜树脂的黏 结力、改善了组分的分散性，同时起到了协同耐火的作用。CN170999A为溶剂型 钢结构防火涂料，采用丙烯酸树脂、氨基树脂等为成膜物质，以聚磷酸铵、季 戊四醇、三聚氰胺为膨胀型阻燃剂，由于添加了陶瓷填料及抑烟剂，涂层厚度 2mm左右时，耐火极限达到28min(钢板背温≤220℃)，同时有效降低了燃烧释 放的烟雾量。CN1927962A采用含氟聚合物乳液、有机硅改性聚丙烯酸酯乳液为 成膜物质，以聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、膨胀石墨及 无机耐火填料形成超薄膨胀阻燃钢结构防火涂料，涂层厚度2mm时，耐快速升 温的烃类火的耐火极限大于90min。近年随着纳米技术的发展和应用，这类防火 涂料的涂层厚度有所降低、耐火极限指标有很大的改善。CN1824716A以丙烯酸 乳液、氯偏乳液为成膜物质，采用聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、膨胀石墨 及无机填料制备了超薄钢结构防火涂料，涂层厚度3mm时，耐火极限达到130min (钢板背温≤540℃)。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有超薄钢结构防火涂料存在有机挥发物(VOC) 高、防火效率低、涂层偏厚及应用性能不足的问题，而提供一种超薄水性环氧 树脂膨胀型防火涂料及其制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种超薄水性环氧树脂膨胀型防火涂料由下列原料及按质量百分 比含量的组成：

A组分：

水                             20～30％

固化剂                         6～15％

聚磷酸铵                       18～35％

成炭发泡剂                     0～15％

成炭促进剂              0.5～5％