一种以自交联硅丙复合乳液为基体的钢结构防火涂料，其特征在于由聚有机硅氧烷乳液、自交联聚丙烯酸酯乳液和防火助剂，并辅以填料和成膜助剂组成，其中：防火助剂为聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺和季戊四醇，填料为钛白粉、海泡石和硅酸铝纤维，具体组分配比如下： 组份 重量百分比ｗｔ％ 聚有机硅氧烷乳液 ２～１０ 自交联聚丙烯酸酯乳液 １０～１８ 聚磷酸铵 １９～３５ 三聚氰胺磷酸盐 １～５ 三聚氰胺 １２～２４ 季戊四醇 １０～２０ 前期发泡剂 ０．１～０．５ 钛白粉 １～７ 海泡石 ３～５ 硅酸铝纤维 ０．５～１ 成膜助剂 ０．１～０．５。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于防火涂料
，具体涉及一种以自交联硅丙复合乳液为基体的钢结构 防火涂料及其制备方法。
技术介绍
国内外目前己有的钢结构防火涂料主要有两大类非膨胀型防火涂料和膨胀型防火涂 料。前者的防火效果较差，己逐渐被淘汰。现有的膨胀型钢结构防火涂料种类较多，按其 材料形态可分为水基型、溶剂型和粉末型三类；按涂层厚度可分为厚型、薄型和超薄型三 类；其防火机理则可分为隔热型、膨胀型和非膨胀型三类。目前常用的钢结构防火涂料主 要按厚型、薄型和超薄型三种分类，其中超薄型防火涂料有较好的防火性能和装饰性能， 是防火涂料发展的方向。现有的用于钢结构的超薄膨胀型防火涂料的防火助剂主要由聚憐酸铵、三聚氰胺、季 戊四醇以及无机填料组分，成膜物质主要包括水性聚合物乳液(如苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳 液、乙丙乳液、氯偏乳液等)、水溶性聚合物树脂(如氨基树脂、水溶性酚醛树脂等)和溶剂 型聚合物树脂(如氯化橡胶、聚丙烯酸树脂、环氧树脂、高氯化聚乙烯树脂等)。其制备工 艺为将聚合物乳液或树脂与防火助剂混合研磨而成。水性防火涂料是一大类高性能低污染的绿色环保建材，根据有关方面的反馈和市场调 查显示，这类涂料主要存在耐候性的问题。通过国家防火材料质量检验部门对该类产品的 抽查，分别进行天然老化和加速老化试验，结果发现防火性能和理化性能均有不同程度的 降低，部分产品甚至出现粉化、起泡、脱落等现象。导致耐候性不好的主要因素是成膜物 质和防火助剂。因此采用新型乳液(如超微粒子乳液、反应型乳液、常温交联型乳液和双 层(核壳层状)结构乳液)和新型防火助剂是今后水性防火涂料的研发的趋势目前所用的 溶剂型防火涂料虽然解决了钢结构的防火问题，但所采用基质树脂及防火体系造成环境污 染问题，更为严重的是，火灾中卤素燃烧生成有毒物质窒息将对人员造成新的危害。水性 超薄膨胀型钢结构涂料在保持良好防火性能的同时，解决环境污染问题和火灾中卤素对人 体的危害。因此推广应用水性超薄膨胀型钢结构涂料的前景广阔，具有良好的经济效益和 社会效益。目前，已有研究人员将普通硅丙乳液在超薄膨胀型钢结构涂料中作为基质树脂使用。 由于普通硅丙乳液中硅含量一般在10%以下，有机硅对聚丙烯酸酯乳液的改性的效果并不明显。本专利技术采用聚有机硅氧垸乳液/自交联聚丙烯酸酯复合树脂作为基质树脂，其聚有机 硅氧垸含量可达30%以上，基质树脂的耐热氧化性能显著提高。因而提高碳化层的热稳定 性能，这有助于提高防火涂料的防火性能。普通的有机硅改性聚丙烯酸酯乳液成膜性能并不理想，且高温下流变性能差。因而， 普通硅丙乳液制备的超薄膨胀型钢结构防火涂料的涂层性能差，在火灾发生时防火涂料炭 化层的膨胀倍率普遍低。本专利技术采用聚有机硅氧烷乳液/自交联聚丙烯酸酯复合树脂作为基 质树脂，在涂料基质树脂中引入部分交联结构，使涂料的成膜性能提高。同时，聚有机硅 氧垸乳液/自交联聚丙烯酸酯复合树脂中部分交联结构改善了高温下树脂流变性能，提高了 所制备的超薄膨胀型钢结构涂料膨胀倍率。至今为止，国内高质量的防火涂料均为溶剂型的，水性防火涂料虽已研究多年，但质 量问题一直没有实质性的突破。关键问题是缺少一种具有性能良好的水性基质树脂。目前 水性防火涂料所用的基质树脂一般为聚丙烯酸酯乳液，耐火极限不能满足要求。本专利技术采 用自交联硅丙复合乳液(聚有机硅氧烷/自交联聚丙烯酸酯)为成膜物质，具有较高的熔融 温度，可与防火助剂良好的匹配，从而达到较高的耐火极限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以自交联硅丙复合乳液为基体的钢结构防火涂料及其制 备方法。本专利技术提出的以自交联硅丙复合乳液为基体的钢结构防火涂料，由聚有机硅氧烷乳 液、自交联聚丙烯酸酯乳液和防火助剂，并辅以填料和成膜助剂组成，其中防火助剂为 聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺和季戊四醇，填料为钛白粉、海泡石和硅酸铝纤维，具体组分配比如下 组份 重量百分比wt%聚有机硅氧烷乳液 2-10自交联聚丙烯酸酯乳液 10-8聚磷酸铵 19－35三聚氰胺磷酸盐1－5三聚氰胺 12－24季戊四醇 10－20前期发泡剂0.1－0.5钛白粉 1－7海泡石3－5硅酸铝纤维 0.5~1 成膜助剂 0.1~0.5。本专利技术中，所述聚有机硅氧烷乳液为聚二甲基硅氧垸乳液、氨基二甲基聚硅氧垸乳液、 羧烃基改性聚硅氧烷乳液或环氧基改性聚硅氧垸乳液中任一种。本专利技术中，聚有机硅氧垸乳液的固体含量为20%~45%;自交联聚丙烯酸酯乳液的固体 含量为35%~50%。本专利技术中，所述成膜助剂采用丙二醇。本专利技术中，所述前期发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)、磷酸二氢铵、微胶囊型发 泡剂(EXPANCEL)或氯化石蜡中任一种。本专利技术提出的以自交联硅丙复合乳液为基体的钢结构防火涂料的制备方法，具体步骤 如下按原料配比称取各组份，防火助剂为聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺和季戊四 醇为防火助剂，填料为钛白粉、海泡石和硅酸铝纤维，先将聚有机硅氧烷乳液和自交联聚 丙烯酸酯乳液混合均匀，然后与防火助剂、填料和成膜助剂放在一起搅拌混合10 30分钟， 再经砂磨机或和球磨机研磨后加入前期发泡剂，混合均匀，即得本专利技术的成品。或者，首先按原料配比称取各组份，先将防火助剂和填料放在一起搅拌均匀，并将聚 有机硅氧垸乳液、自交联聚丙烯酸酯乳液和成膜助剂混合均匀，然后将混合乳液在搅拌下 加入到防火助剂和填料的混合物中，继续搅拌混合10 30分钟，再经砂磨机或球磨机研磨 后加入前期发泡剂，混合均匀后即得本专利技术的成品。本专利技术釆用聚有机硅氧垸乳液/自交联聚丙烯酸酯复合树脂作为超薄膨胀型钢结构防 火涂料基质树脂，发挥了有机硅树脂具有耐热氧化性能好，低表面能，耐污性好等优点， 同时克服了有机硅树脂内聚能低，涂层强度低，固化温度较高，固化时间较长，价格高等 缺点。聚有机硅氧烷/自交联聚丙烯酸酯复合树脂可以满足水性钢结构膨胀型防火涂料基质 的要求。l.乳液乳液应当具有良好的成膜性能，如耐水性、耐酸碱性、耐湿热性等，以便使涂料具有 良好的理化性能，还应对金属无腐蚀性。此外，基料干膜需要与钢材有较强的粘结强度， 与涂料其它成分之间具有良好的相容性，当涂层遇火时，基料干膜又必须具有适当的熔融 温度，能够与防火助剂很好地匹配，使熔融软化后的聚合物具有一定的粘弹性，以保证涂 层的顺利膨胀发泡，最终形成质量良好的发泡层。有机硅树脂具有低表面能，耐污性好，耐热氧化性能好等优点，但是有机硅树脂内聚能低，涂层强度低，固化温度较高，固化时间较长，价格高，限制了直接其在防火涂料中 的使用。为解决上述技术问题，本专利技术是这样进行的本专利技术的涂料组成采用聚有机硅氧 烷乳液和自交联聚丙烯酸酯乳液为成膜物质，聚有机硅氧烷/自交联聚丙烯酸酯复合树脂具 有如下优点(1) 基质树脂成膜性能是水性防火涂料与溶剂型防火涂料性能存在差距的原因，本专利技术 采用聚有机硅氧烷/自交联聚丙烯酸酯复合树脂可提高乳液成膜性能。聚有机硅氧垸/自交 联聚丙烯酸酯复合树脂具有良好的均一性，对基材有粘结强度高。所形成炭化层的泡孔结 构均一和炭化层与基材的粘结强度高。(2) 树脂的流变学性能是影响防火涂料炭化层膨胀过程的重要因素。本专利技术采用聚有机 硅氧垸/自交联聚丙烯酸酯复合树脂作为防火涂料基质树脂良好的流变学性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以自交联硅丙复合乳液为基体的钢结构防火涂料，其特征在于由聚有机硅氧烷乳液、自交联聚丙烯酸酯乳液和防火助剂，并辅以填料和成膜助剂组成，其中：防火助剂为聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺和季戊四醇，填料为钛白粉、海泡石和硅酸铝纤维，具体组分配比如下：组份重量百分比ｗｔ％聚有机硅氧烷乳液２～１０自交联聚丙烯酸酯乳液１０～１８聚磷酸铵１９～３５三聚氰胺磷酸盐１～５三聚氰胺１２～２４季戊四醇１０～２０前期发泡剂０．１～０．５钛白粉１～７海泡石３～５硅酸铝纤维０．５～１成膜助剂０．１～０．５。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许乾慰，席劲，王国建，杨家云，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31
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