[发明专利]一种水性膨胀型钢结构防火涂料

说明书

本发明涉及一种水性膨胀型钢结构防火涂料，属于功能涂料技术领域。该防火涂料采用环氧改性醋酸乙烯、叔碳酸乙烯酯共聚醋叔乳液(下称醋叔乳液)为基料，环氧的改性提高了醋叔乳液基料的热稳定性，降低了热烧蚀速率，增加了其与阻燃填料的反应时长，使得膨胀发泡炭层更加致密，有效改善了炭层火焰冲击易掉落的弊病，形成了低膨胀倍率高隔热效果的炭层。经测试，该发明的涂层干膜厚度为1mm时，耐火极限可达69min，耐火性能可靠。

技术领域

本发明属于功能涂料技术领域，特别涉及一种钢结构建筑用水性膨胀型防火涂料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的持续发展和钢产量的逐步提高，钢结构建筑物不断涌现，特别是轻钢结构的发展更是如火如荼，钢结构的应用范围从工业和大型公共设施建设扩展到民用建筑等更加广泛的领域，然而，虽然钢结构具有强度高、加工性能好等优点，但其耐火性能差也是不可回避的问题。在钢结构表面涂刷防火涂料是目前钢结构防火保护中的常用方法，水性超薄型钢结构防火涂料在常温下和其它涂层一样，可起到保护和装饰基材的作用，当涂料遇火时涂层能发生膨胀，形成比原来涂层厚十几倍甚至几十倍的海绵状炭层结构，起到良好的隔热效果，从而延长钢结构的耐火极限。

但是，现有的钢结构防火涂料存在的主要问题是，涂层遇火后发泡倍率过高，一般在六十倍以上，这导致炭层的内聚强度较差，炭层较为疏松，而实际火场中火焰本身是有冲击力的，这就要求膨胀炭层要具有一定的机械强度。疏松的膨胀炭层对抗火焰和热气流冲击性差，发泡炭层容易从钢结构表面脱落。这会导致防火保护的过早失效，不利于对钢结构建构构筑物的隔热保护。

例如，中国专利CN 102627891 A公开了一种新型的水性超薄型钢结构防火涂料，该专利公开的耐火性能测试数据如下：

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的是研制一种新型的水性膨胀型钢结构防火涂料，能够克服膨胀炭层致密度差、在火焰及气流冲击下易掉落的不足。

本发明采用环氧树脂改性醋叔乳液为基料，并设定了膨胀阻燃填料聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇三者的比例及总的添加量，再添加与聚磷酸铵分解产物有反应活性的无机耐高温颜料钛白粉作为炭层骨架的增强剂，并且提高炭层的抗氧化性。

本发明的水性超薄型钢结构防火涂料的组成按重量百分比如下：

上述改性醋叔乳液为E-20固体环氧树脂改性醋叔乳液，其组成按重量百分比为：E-20环氧树脂1～5％、乳化剂0.1～0.6％、助溶剂5～10％、余量为醋叔乳液，

其中，环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-20，乳化剂为法国先创牌号为ES100的含环氧基团的反应型乳化剂，助溶剂由丙二醇乙醚、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚和乙二醇丁醚中的一种或几种组成，

上述改性醋叔乳液的制备过程如下：

按各组分重量百分比，将环氧树脂E-20、乳化剂、助溶剂加入带有搅拌器、冷凝管的反应釜中，90℃加热至固相熔融后降温至60℃，保温并在高剪切力作用下滴加醋叔乳液，至粘度突变后保持搅拌0.5h，最后加入剩余的醋叔乳液并搅拌均匀，得到环氧改性醋叔乳液，

本发明还提供了一种上述水性超薄型钢结构防火涂料的制备方法：按各组分重量百分比，将聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、钛白粉、水加入到高速分散机中预分散后，泵送至砂磨机，研磨至规定细度，转移至调漆釜，然后加入改性醋叔乳液搅拌均匀，即制成本发明所述的水性膨胀型钢结构防火涂料。

本发明以改性醋叔乳液为涂料的基料，该改性过程不同于物理混拼，而是在环氧树脂乳化过程中原位改性，更好地兼具了环氧树脂和醋叔乳液作为涂料漆基的优异性能，特别是环氧改性醋叔乳液提高了醋叔基料的热稳定性，降低了热烧蚀速率，从而增加了其与膨胀阻燃填料的反应时长，使发泡炭层更加致密，保证了膨胀炭层具有一定的抗冲击强度；