一种环保有机硅改性膨胀型防火涂料制造技术

本发明专利技术公开了一种环保有机硅改性膨胀型防火涂料，属功能涂料技术领域，由A组分和B组分组成，A、B组分的重量配比为3：1

【技术实现步骤摘要】
一种环保有机硅改性膨胀型防火涂料


[0001]本申请涉及功能涂料
，具体而言，涉及一种膨胀型钢结构防火涂料。

技术介绍

[0002]钢材是一种不会燃烧的建筑材料，它具有强度高、体积小、抗震，抗弯等特性。在实际应用中，钢材既可以增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要；还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲，拉伸的缺陷，因此钢材受到了建筑行业的青睐，但钢材传热迅速，常温热导率高达58.2W/(m
·
K)，升温或遇火时热导率会更高，一般在300
‑
400℃时，其强度开始迅速下降，到500℃左右，其强度下降到40%
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50%，钢材的力学性能，诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降，低于建筑结构所要求的屈服强度，也就是低于建筑结构的承载许用应力。我国20世纪90年代初对裸露钢梁的耐火极限进行了验证，确认了136b、140b标准工字钢梁的耐火极限分别为15min、16min，因此，若用没有防火保护的普通建筑用钢作为建筑物承载的主体，一旦发生火灾，则建筑物会迅速坍塌，造成灾难。因此，必须对钢结构材料采取防火保护措施，对钢结构进行防火保护的措施很多，在钢结构上涂覆各种类型的防火涂料是目前相对简单易行且有效的方法。
[0003]防火涂料按使用部位分为室内防火涂料和室外防火涂料，目前国内室外防火涂料几乎全部采用厚型防火涂料，大多是以水泥作基体的非膨胀型防火涂料，其涂膜厚度通常达到（20～40）mm，由于其热形变系数与底材钢的差异，导致在温度交变下涂膜易产生裂纹，需定期维护，给使用带来不便。
[0004]目前市面上广泛使用的防火涂料还有溶剂型防火涂料，使用溶剂如含苯类、乙酸丁酯、乙酸乙酯、酮类等，有机溶剂使用量通常达到涂料重量的（40～80）%，这些溶剂在涂料固化过程中全部挥发到大气当中，对环境造成污染，对人员健康造成损害。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种环保有机硅改性膨胀型防火涂料。以有机硅改性环氧树脂体系作为防火涂料成膜物，提升基体树脂的耐高温性能及提升涂层自清洁性能，配合以成炭剂、发泡剂、阻燃剂、助剂等填料组成。表面涂覆此无溶剂防火涂料的钢结构在遇到火灾或受到火焰冲刷时，此无溶剂防火涂料不含有机溶剂，在涂覆后成膜过程中不会对施工人员及环境造成危害。由于此无溶剂防火涂料以有机硅改性环氧树脂体系作为成膜物，封闭性极佳，涂料不会因其中易吸水组分吸潮或析出而失效，具有良好的耐候性。环氧树脂在固化过程中体积收缩率很小，可提供良好的附着力，该防火涂料受到灼烧形成的膨胀炭层相比传统单组份防火涂料的膨胀炭层具有较高的致密性和较高的力学强度，可承受烃类火焰冲刷。该防火涂料应用范围极广，可用于住宅、厂房、加油站、桥梁、油气管路、大型装备、容器、海上石油平台、导弹火箭发射架等的钢结构表面等。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种环保有机硅改性膨胀型防火涂料，由A组分和B组分组成，所述A组分、B组分重
量配比为3：1
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6：1，具体如下：A组分：有机硅改性环氧树脂18
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20份、成炭催化剂5
‑
9份、成炭剂2.5
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3.5份、发泡剂1
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2份、阻燃填料10
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16份、助剂0.3
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0.5份、耐高温纤维0.2
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1份；B组分：固化剂11
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20份、颜填料0.1
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1份、耐高温纤维0.5
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1份、功能助剂0.1
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1份；所述A组分中有机硅改性环氧树脂的制备方法包括如下步骤：1）、在反应釜中加入烷基烷氧基硅烷25
‑
32份、硅烷偶联剂4.5
‑
12份，在搅拌均匀后将反应釜温度升至55℃
‑
65℃，滴加酸性水溶液2
‑
5份，滴加完毕后回流2h
‑
2.5h，随后通过减压蒸馏将体系中小分子量醇和水去除，将剩余物质降至室温并过滤，得到有机硅预聚体。
[0007]2）、在反应釜中加入环氧树脂45
‑
60份，加入二甲苯5
‑
20份、环己酮2
‑
10份，将反应釜温度升至70℃
‑
80℃后搅拌均匀，加入有机硅预聚体18
‑
31份、催化剂0.2
‑
0.8份，升温至155℃
‑
165℃反应3h
‑
4h，得到有机硅改性环氧树脂。
[0008]进一步地，步骤1中：烷基烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或多种；硅烷偶联剂为3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；酸性水溶液为盐酸、甲酸或乙酸水溶液，浓度为0.8%
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1.5%；步骤2中：环氧树脂为双酚A型环氧树脂，牌号为E51、E54、E44、E42、E20中的一种或多种混合物；催化剂为钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯中的一种。
[0009]进一步地，A组分中成炭催化剂为聚磷酸铵、磷酸三聚氰胺、磷酸双三聚氰胺中的一种或多种。
[0010]进一步地，A组分中成炭剂为可膨胀石墨、季戊四醇及其衍生物、淀粉中的一种或多种。
[0011]进一步地，A组分中发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、磷酸双三聚氰胺中的一种或多种。
[0012]进一步地，A组分中阻燃填料为五硼酸铵、氢氧化铝、硼酸锌、硼酸、氢氧化镁、三氧化二锑、二氧化钛、氧化锌、二硫化钼中的一种或多种。
[0013]进一步地，A组分中助剂为BYK310、BYK330、BYK344、BYK111、BYK162、BYK163、BYK180、BYK190中的一种或多种。
[0014]进一步地，B组分中固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、低分子量聚酰胺树脂中的一种或多种。
[0015]进一步地，A组分和B组分中耐高温纤维为碳纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、玄武岩纤维中的一种或多种。
[0016]另一方面，本专利技术还提供了一种环保有机硅改性膨胀型防火涂料的制备方法：S1、制备A组分：在容器中加入有机硅改性环氧树脂，在搅拌状态下加入助剂BYK310，待助剂分散均匀后，在搅拌状态下加入成炭催化剂、发泡剂、成炭剂和阻燃填料，分
散均匀后进行研磨，涂料细度达到50μm以下出料，研磨后的料浆加入搅拌分散机在搅拌状态下加入耐高温纤维，待耐高温纤维分散均匀后完成A组分制备；所述搅拌分散机的分散转盘直径为40mm，转速为1200
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1800r/min；S2、制备B组分：在容器中加入固化剂，在搅拌状态下依次加入计量的功能助剂、颜填料，分散均匀后进行研磨，涂料细度达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保有机硅改性膨胀型防火涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，所述A组分、B组分重量配比为3：1
‑
6：1，具体如下：A组分：有机硅改性环氧树脂18
‑
20份、成炭催化剂5
‑
9份、成炭剂2.5
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3.5份、发泡剂1
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2份、阻燃填料10
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16份、助剂0.3
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0.5份、耐高温纤维0.2
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1份；B组分：固化剂11
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20份、颜填料0.1
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1份、耐高温纤维0.5
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1份、功能助剂0.1
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1份；所述A组分中有机硅改性环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：1）、在反应釜中加入烷基烷氧基硅烷25
‑
32份、硅烷偶联剂4.5
‑
12份，在搅拌均匀后将反应釜温度升至55℃
‑
65℃，滴加酸性水溶液2
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5份，滴加完毕后回流2h
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2.5h，随后通过减压蒸馏将体系中小分子量醇和水去除，将剩余物质降至室温并过滤，得到有机硅预聚体；2）、在反应釜中加入环氧树脂45
‑
60份，加入二甲苯5
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20份、环己酮2
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10份，将反应釜温度升至70℃
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80℃后搅拌均匀，加入有机硅预聚体18
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31份、催化剂0.2
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0.8份，升温至155℃
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165℃反应3h
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4h，得到有机硅改性环氧树脂。2.根据权利要求1所述的一种环保有机硅改性膨胀型防火涂料，其特征在于，步骤1中：烷基烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的一种或多种；硅烷偶联剂为3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；酸性水溶液为盐酸、甲酸或乙酸水溶液，浓度为0.8%
‑
1.5%；步骤2中：环氧树脂为双酚A型环...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽莎，刘聚明，程琳，马惠言，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：