非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种建筑用钢结构涂料领域，具体公开了一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料及制备方法。具体为，先制备得到非离子型水性聚氨酯乳液和三乙醇胺乙酸盐的水溶液，然后将去离子水、消泡剂、分散剂、PH值调节剂、金红石型钛白粉、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、气凝胶浆料、醋叔乳液、得到的非离子型水性聚氨酯乳液和三乙醇胺乙酸盐水溶液以及增稠剂按所需比例混合并分散，制备得到非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料。该防火涂料具有较高的耐火性能、较长的使用寿命、良好的各项物理性能和较好的耐水性。

【技术实现步骤摘要】
非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料及制备方法
本专利技术涉及一种建筑用钢结构涂料领域，具体为一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料及制备方法。
技术介绍
近年来，钢材受到了建筑行业的青睐，但是，钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能会因温度的升高而急剧下降。钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。膨胀型钢结构防火涂料装饰效果较好，其在受火时缓慢膨胀发泡形成致密坚硬的防火隔热层，该防火层具有很强的耐火冲击性，延缓了钢材的温升，有效保护钢构件。各种轻钢结构、网架等多采用该类型防火涂料进行防火保护。由于该类防火涂料涂层较薄，使得使用量较非膨胀型钢结构防火涂料大大减少，从而降低了工程总费用，又使钢结构得到了有效的防火保护，防火效果很好。钢结构防火涂料是由基体树脂、催化剂、成碳剂、发泡剂组成的。涂覆在钢结构上的超薄型或薄型钢结构防火涂料的防火隔热原理是防火涂料层在受火时膨胀发泡，形成泡沫，泡沫层不仅隔绝了氧气，而且因为其质地疏松而具有良好的隔热性能，可延滞热量传向被保护基材的速度；根据物理化学原理分析，涂层膨胀发泡产生的泡沫层的过程因为体积扩大而呈现吸热反应，也消耗了燃烧时的热量，有利于降低体系的温度，这几个方面的作用，使防火涂料产生显著的防火隔热效果。
技术实现思路
针对上述问题本专利技术提供了一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料及制备方法，制备的非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料用于钢结构时，可起到较好的隔热作用，同时，由所述非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料所形成的涂膜具有较高的耐火性能、较长的使用寿命和良好物理性能。为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本专利技术提供一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料，包括以下重量份的组分：去离子水10～40份，消泡剂0.1～0.5份，分散剂0.5～2份，PH值调节剂0.1～0.5份，金红石型钛白粉5～15份，季戊四醇5～15份，三聚氰胺5～15份，聚磷酸铵20～30份，气凝胶浆料0.5～5份，非离子型水性聚氨酯乳液15～40份，醋叔乳液1～10份，三乙醇胺乙酸盐的水溶液0.5～5份，增稠剂0.3～1份。进一步，所述非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料，具体包括以下重量份的组分：去离子水16～25份，消泡剂0.2～0.4份，分散剂0.5～1份，PH值调节剂0.2～0.4份，金红石型钛白粉6～10份，季戊四醇5～12份，三聚氰胺6～10份，聚磷酸铵20～25份，气凝胶浆料0.5～2份，非离子型水性聚氨酯乳液20～35份，醋叔乳液3～6份，三乙醇胺乙酸盐的水溶液1～2份，增稠剂0.5～1份。本专利技术还提供一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将端氨基聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、非离子二元醇亲水扩链剂和二月桂酸二丁基锡混合并进行反应；步骤2，向步骤1得到的产物中加入二乙烯三胺水溶液进行搅拌反应，得到非离子型水性聚氨酯乳液；步骤3，将冰乙酸在0～10℃条件下缓慢滴加到去离子水和三乙醇胺的混合物中进行反应，得到三乙醇胺乙酸盐水溶液；步骤4，将去离子水、消泡剂、分散剂、PH值调节剂、金红石型钛白粉、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、气凝胶浆料、步骤2得到的非离子型水性聚氨酯乳液、醋叔乳液、步骤3得到的三乙醇胺乙酸盐水溶液和增稠剂混合并分散，得到非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料。进一步，所述步骤1中异佛尔酮二异氰酸酯与端氨基聚四氢呋喃的摩尔比为1～6：1；非离子二元醇亲水扩链剂与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为0.05～0.60：1；二月桂酸二丁基锡的重量与端氨基聚四氢呋喃和异佛尔酮二异氰酸酯重量之和的比率为1×10-4～1×10-2：1；所述步骤2中二乙烯三胺的水溶液的浓度为1×10-4～1×10-1g/L；二乙烯三胺与步骤1中异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为0.01～0.5：1；所述步骤3中三乙醇胺与冰乙酸的摩尔比为1～1.5：1；去离子水重量与三乙醇胺和冰乙酸的重量之和的比为1～1.5：1；所述步骤4中去离子水、消泡剂、分散剂、PH值调节剂、金红石型钛白粉、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、气凝胶浆料、步骤2得到的非离子型水性聚氨酯乳液、醋叔乳液、步骤3得到的三乙醇胺乙酸盐的水溶液以及增稠剂的质量比为10～40：0.1～0.5：0.5～2：0.1～0.5：5～15：5：15：5～15：20～30：0.5～5：15～40：1～10：0.5～5：0.3～1。所述步骤1中反应温度为50～90℃，反应时间为3～6h；所述步骤2中搅拌为400-3000转/分钟，反应时间为0.5～1h；所述步骤3反应温度为常温，反应时间为0.5h；所述步骤4分散条件为在200～500转/分钟的转速分散0.5～2.0h。所述步骤1中端氨基聚四氢呋喃为氨基官能度为2且数均分子量为888～3238的两端被氨基封端的聚四氢呋喃中的至少一种；非离子二元醇亲水扩链剂为羟基官能度为2且数均分子量为1000的乙氧基封端的聚合物二醇；所述步骤4中季戊四醇为单季戊四醇或双季戊四醇中的任意一种；消泡剂为复合硅酮类消泡剂；分散剂为聚羧酸铵盐类分散剂；PH值调节剂为反应型有机硅的水溶液；聚磷酸铵为聚合度n≥1000，水溶性≤0.5g/100ml的Ⅱ型多聚磷酸铵；气凝胶浆料为将疏水的纳米二氧化硅气凝胶在水中均匀分散后制得的浆料；醋叔乳液为醋酸乙烯酯-乙烯水性共聚物乳液；增稠剂为聚氨酯改性聚醚类缔合型增稠剂。更进一步，所述步骤1中异佛尔酮二异氰酸酯与端氨基聚四氢呋喃的摩尔比优选为1～4.5：1；非离子二元醇亲水扩链剂与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比优选为0.1～0.60：1；二月桂酸二丁基锡的重量与端氨基聚四氢呋喃和异佛尔酮二异氰酸酯重量之和的比率优选为1×10-3～1×10-2；所述步骤2中二乙烯三胺的水溶液的浓度优选为1×10-3～1×10-1g/L；二乙烯三胺与步骤1中异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比优选为0.01～0.3：1；所述步骤3中三乙醇胺与冰乙酸的摩尔比优选为1～1.2：1；去离子水重量与三乙醇胺和冰乙酸的重量之和的比优选为1～1.2：1；所述步骤4中去离子水、消泡剂、分散剂、PH值调节剂、金红石型钛白粉、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、气凝胶浆料、步骤2得到的非离子型水性聚氨酯乳液、醋叔乳液、步骤3得到的三乙醇胺乙酸盐的水溶液以及增稠剂的质量比优选为16～25：0.2～0.4：0.5～1：0.2～0.4：6～10：6：10：5～12：20～25：0.5～2：20～35：3～6：1～2：0.5～1。所述步骤4中气凝胶浆料为气凝胶固体含量为10％，干密度为40kg/m3、粒径为20μm，孔径为20nm的纳米二氧化硅气凝胶浆料。再进一步，所述步骤1中异佛尔酮二异氰酸酯与端氨基聚四氢呋喃的摩尔比更优选为1～3：1；非离子二元醇亲水扩链剂与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比更优选为0.1～0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：去离子水10～40份，消泡剂0.1～0.5份，分散剂0.5～2份，PH值调节剂0.1～0.5份，金红石型钛白粉5～15份，季戊四醇5～15份，三聚氰胺5～15份，聚磷酸铵20～30份，气凝胶浆料0.5～5份，非离子型水性聚氨酯乳液15～40份，醋叔乳液1～10份，三乙醇胺乙酸盐的水溶液0.5～5份，增稠剂0.3～1份。/n

【技术特征摘要】
1.一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：去离子水10～40份，消泡剂0.1～0.5份，分散剂0.5～2份，PH值调节剂0.1～0.5份，金红石型钛白粉5～15份，季戊四醇5～15份，三聚氰胺5～15份，聚磷酸铵20～30份，气凝胶浆料0.5～5份，非离子型水性聚氨酯乳液15～40份，醋叔乳液1～10份，三乙醇胺乙酸盐的水溶液0.5～5份，增稠剂0.3～1份。


2.根据权利要求1所述的一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，具体包括以下重量份的组分：去离子水16～25份，消泡剂0.2～0.4份，分散剂0.5～1份，PH值调节剂0.2～0.4份，金红石型钛白粉6～10份，季戊四醇5～12份，三聚氰胺6～10份，聚磷酸铵20～25份，气凝胶浆料0.5～2份，非离子型水性聚氨酯乳液20～35份，醋叔乳液3～6份，三乙醇胺乙酸盐的水溶液1～2份，增稠剂0.5～1份。


3.一种权利要求1或2所述的非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将端氨基聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、非离子二元醇亲水扩链剂和二月桂酸二丁基锡混合并进行反应；
步骤2，向步骤1得到的产物中加入二乙烯三胺水溶液进行搅拌反应，得到非离子型水性聚氨酯乳液；
步骤3，将冰乙酸在0～10℃条件下缓慢滴加到去离子水和三乙醇胺的混合物中进行反应，得到三乙醇胺乙酸盐的水溶液；
步骤4，将去离子水、消泡剂、分散剂、PH值调节剂、金红石型钛白粉、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、气凝胶浆料、步骤2得到的非离子型水性聚氨酯乳液、醋叔乳液、步骤3得到的三乙醇胺乙酸盐的水溶液和增稠剂混合并分散，得到非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料。


4.根据权利要求3所述的一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中异佛尔酮二异氰酸酯与端氨基聚四氢呋喃的摩尔比为1～6：1；非离子二元醇亲水扩链剂与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为0.05～0.60：1；二月桂酸二丁基锡的重量与端氨基聚四氢呋喃和异佛尔酮二异氰酸酯重量之和的比率为1×10-4～1×10-2：1；所述步骤2中二乙烯三胺的水溶液的浓度为1×10-4～1×10-1g/L；二乙烯三胺与步骤1中异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为0.01～0.5：1；所述步骤3中三乙醇胺与冰乙酸的摩尔比为1～1.5：1；去离子水重量与三乙醇胺和冰乙酸的重量之和的比为1～1.5：1；所述步骤4中去离子水、消泡剂、分散剂、PH值调节剂、金红石型钛白粉、三聚氰胺、季戊四醇、聚磷酸铵、气凝胶浆料、步骤2得到的非离子型水性聚氨酯乳液、醋叔乳液、步骤3得到的三乙醇胺乙酸盐的水溶液以及增稠剂的质量比为10～40：0.1～0.5：0.5～2：0.1～0.5：5～15：5：15：5～15：20～30：0.5～5：15～40：1～10：0.5～5：0.3～1。


5.根据权利要求4所述的一种非离子型水性聚氨酯基膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于：所述异佛尔酮二异氰酸酯与端氨基聚四氢呋喃的摩尔比优选为1～4.5：1；所述非离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈力军，翟现明，胡博，董经民，尚阳，王小建，李荣，耿天军，
申请(专利权)人：华阳新材料科技集团有限公司，山西建筑工程集团有限公司，山西阳泰环保技术服务有限公司，阳煤集团纳谷山西气凝胶科创城管理有限责任公司，山西省建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14