專利名稱：一種單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆的制作方法
技術領域：
本發明屬于消防產品技術領域，涉及ー種單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆的生產方法。
背景技術：
鋼材是ー種不會燃燒的建筑材料，它具有抗震、抗彎等特性。但是，鋼材作為建筑材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機械性能，如屈服點、抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。鋼結構通常在450 650°C溫度中就會失去承載能力，發生很大的形變，導致鋼柱、鋼梁彎曲，結果因過大的形變而不能繼續使用，一般不加保護的鋼結構的耐火極限為15分鐘左右。、為了使鋼結構材料在實際應用中克服耐火性能差的問題，必須對鋼結構進行防火保護。國外自20世紀50年代以來就采用防火涂料施涂鋼結構表面，以提高鋼結構的耐火極限，滿足建筑防火設計規范要求，減少建筑物鋼結構火災災害。上世紀80年代初期起，在我國興建的由國外設計的工程開始使用鋼結構防火涂料，到1985年左右，國內公安部四川消防研究所等一些科研単位和廠家開始研究生產鋼結構防火涂料。經過近30年的發展，國內鋼結構防火涂料無論從產品品種、質量還是應用范圍都有長足發展。鋼結構防火涂料依據其作用原理分為膨脹型和非膨脹型兩大類，其中非膨脹型防火涂料在火災中涂層不膨脹，依靠材料的不燃性、低導熱性或涂層中材料的吸熱性延緩鋼材的升溫，保護鋼結構。這類產品通常涂層厚，外觀裝飾性能較差。而薄型鋼結構防火涂料屬于膨脹型防火涂料，涂料受火時能膨脹發泡，以膨脹發泡所形成的耐火隔熱層延緩鋼結構的升溫，保護鋼構件。該涂料一般分為底層(隔熱層)和面層(裝飾層)，其裝飾性比厚涂型好。目前，國內科研機構更加關注膨脹型鋼結構防火涂料中涂層較薄(<3mm)的超薄型鋼結構防火涂料的研發，對于同屬膨脹型的薄型鋼結構防火涂料的研發工作開展的較少。雖然ー些高校和科研単位在薄型鋼結構防火涂料底漆的技術升級改造上做了很多有益的工作，如王國建等在發明專利《水性薄型膨脹型鋼結構防火涂料及其制備方法》(同濟大學，授權公告號CN 1238448C)中提出了采用水性高熔融溫度丙烯酸酯乳液并適量拼用氯偏乳液為主要成膜物質，聚磷酸銨類防火材料和可膨脹石墨作為發泡材料。該涂料制備時先將乳液、防火助劑、填料、助劑和水混合，然后經砂磨機研磨后加入可膨脹石墨混合即得；覃文清等人在發明專利《水性低煙低毒薄型鋼結構防火涂料及其制備方法》(公安部四川消防研究所，專利公開號CN 101503591A)中提供了一種低煙低毒薄型鋼結構防火涂料，所述的涂料制備時先將聚磷酸銨等阻燃劑、填料和丙烯酸乳液混合研磨，然后加入可膨脹石墨、球型閉孔膨脹珍珠巖、助劑攪拌均勻，最后加水混合即得。但上述工作延續了 1986年公安部四川消防科研所研制出的我國第一種薄涂型鋼結構膨脹防火涂料LB薄型鋼結構防火涂料的生產思路，仍系雙體系涂料即以乳液作粘結齊U，配多種有機無機防火隔熱材料和化學助劑，加水研磨分散而成。
目前國內市場上流通的薄型鋼結構防火涂料除ー少部分為溶劑型外，大部分系上述水性雙體系類型產品，產品同質化競爭現象相當嚴重。水性雙體系薄型鋼結構防火涂料的缺陷或不足之處簡述如下I、雙體系薄型鋼結構防火涂料底漆生產エ藝較為復雜(エ藝流程見下圖1)，一般分為聚磷酸銨類粉體在水中分散砂磨打漿，漿料通過管道氣カ或人力運輸到下ーエ段，再與粘結劑乳液、膨脹石墨、珍珠巖等在混合設備內混合，混合好的物料經過震動篩過濾等エ序，因此勞動生產率較低。2、由于乳液在夏季高溫時容易霉變，從而大大影響防火涂料的存儲周期，雖然涂料廠采用添加一定量罐內防霉殺菌劑來抑制微生物對乳液的破壞作用，但這只能在一定程度上緩解并不能根除。3、聚磷酸銨等催化劑易吸濕發生水溶水解作用，其水解度受體系pH環境、溫度及影響，不同的貯存條件導致催化劑不同程度的水解，進而影響產品發泡性能的穩定性。
4、雙體系薄型防火涂料通常采用塑料桶包裝，既造成了生產、包裝、運輸方面成本的增加，也給環境帶來破壞。
發明內容
本發明的目的在于針對雙體系薄型鋼結構防火涂料生產、包裝、儲存、運輸等方面的不足，提供ー種生產エ藝簡單、發泡性能穩定、包裝費用低、儲存期長、運輸成本低、便于施工的單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆。鑒于雙體系薄型防火涂料的缺陷及不足，發明人考慮到薄型鋼結構防火涂料的配套體系為底漆加面漆，漆膜總厚度較厚(大于3mm小于等于7mm)，底漆細度容忍度較寬。所以底漆的制造過程完全可采用去掉砂磨エ段的新型エ藝路線來實現。本發明提供ー種單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，由9 12質量份粘結劑膠粉、0. I 0. 5質量份的粉末態分散劑、0. I 0. 3質量份的粉末態消泡劑、20 24質量份無機隔熱填料、0. 02 0. 06質量份涂層增強材料、總質量份數為24 28的脫水催化劑、發泡劑及成炭劑組成。所述的粘結劑膠粉是質量比為3 I的苯こ烯/丙烯酸酯共聚物(苯丙膠粉)和醋酸こ烯/こ烯共聚物(VAE)。該膠粉遇水漿化后提供了涂層對鋼材的附著力及對于其他組份的粘結作用，苯丙膠粉與VAE膠粉以3 I質量比混合相較于單獨使用VAE膠粉可顯著提高涂層的耐水性。本發明選用的粉末態分散劑為非離子聚こニ醇酯類物質(如北京東方澳漢有限公司METOLAT k P588)，現場加水攪拌時可有效潤濕填料，縮短混合時間；粉末態消泡劑選擇以特種改性聚硅氧烷為主要消泡成份的粉體消泡劑(如江蘇長豐有機硅有限公司的牌號CF的消泡劑)，可有效降低涂料加水攪拌時的起泡性，消除空鼓等缺陷；涂層增強材料為聚丙烯纖維、硅酸鋁纖維、普通玻璃纖維其中的一種或幾種的組合，纖維的加入可以補償涂層固化收縮產生的內應カ消除開裂現象。由于本發明為單體系，產品在施工前未與水混合，所以本發明對于脫水催化劑的水溶性指標有較寬的容忍度。適用于本發明的脫水催化劑為磷酸ニ氫銨、磷酸氫ニ銨和聚磷酸銨中的一種或幾種的組合，發泡劑為三聚氰胺、尿素、雙氰胺中的一種或幾種的組合，成炭劑為單季戊四醇、雙季戊四醇、淀粉的一種或幾種的組合。脫水催化劑、發泡劑、成炭劑三者以3 I I的質量比混合時，三者受火時會發生具有協同作用的理化反應，產生海綿狀隔熱碳化層對鋼材起到隔熱阻燃的作用。本發明所述的無機隔熱材料為漂珠、礦棉、粉煤灰與可膨脹石墨中的ー種或幾種的組合，其中漂珠、礦棉與粉煤灰白身不可燃，而可膨脹石墨是ー種物理膨脹劑，其膨脹炭層具有很好的抗火能力，作為化學炭化作用的有效補充。在確保原材料合格和準確稱量各物料的基礎上，為了在更短的時間內生產出物料混合均勻的產品，嚴格按照以下投料順序投料是必要的。生產時于干粉混合機中先加9 12質量份粘結劑膠粉并開啟攪拌，然后加入0. I 0. 5質量份的粉末態分散劑和0. I 0. 3質量份的消泡劑，接著加入0. 02 0. 06質量份涂層增強材料，再 加入脫水催化劑、發泡劑及成炭劑(合24 28質量份)，最后加入無機隔熱填料(合20 24質量份)。所有物料加畢后再混合10 20min，即得流動態粉末成品，成品采用牛皮紙袋包裝。單體系薄型鋼結構防火涂料底漆工藝流程見圖2。本發明的單體系室內薄型鋼結構防火涂料采用一歩法生產，生產時首先嚴格把關各物料的規格，尤其是無機隔熱材料的粒徑要小于3mm，避免噴涂時堵槍。本發明的單體系室內薄型鋼結構防火涂料施工時，其防火涂料干粉水=1.0:0. 4^0. 5的比例配料，用電動攪拌器充分攪拌使膠粉充分溶解漿化后采用噴涂、抹涂或兩者結合的方法施工。本發明的有益效果是，采用易于漿化的膠粉成功地替代了聚合物乳液作為涂料的粘結劑，制備了應用于室內鋼結構保護的水性、單體系薄型防火涂料底漆。生產過程中采用干粉混合一步生產，簡化了生產エ藝，提高了生產效率。使本發明與以往產品相比具有以下優點I、單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆采用一歩法生產提高了生產效率，降低了生產、包裝、運輸成本及環境壓力。2、單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆采用膠粉作為涂料粘結劑，從根本上解決了以往涂料夏季高溫易霉變，儲存期短的問題。3、單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆不存在脫水催化劑由于儲存條件帶來的水解問題，產品的發泡性能更加穩定。
圖I雙體系薄型鋼結構防火涂料底漆工藝流程2本發明單體系薄型鋼結構防火涂料底漆工藝流程圖
具體實施例方式實施例I將苯丙膠粉6. 8質量份，VAE膠粉2. 2質量份加入干粉攪拌機并開啟攪拌，依次加入分散劑0. I質量份，消泡劑0. 2質量份,聚磷酸銨14. 5質量份,三聚氰胺4. 8質量份,單季戊四醇4. 7質量份，漂珠16質量份，礦棉4質量份，聚丙烯纖維0. 02質量份，攪拌混合l(Tl5min，充分混勻得成品。按成品水=I. 0:0. 4混勻，噴涂于已涂防銹漆的70X150X6(mm)的鋼板上進行養護,養護期15d,環境溫度在O 38°C間,相對濕度小于85%。養護期滿后測其性能，結果見下表I。實施例2將苯丙膠粉7. 5質量份，VAE膠粉2. 5質量份置于干粉混合機并開啟攪拌，依次加入分散劑0. 15質量份,消泡劑0. 20質量份,磷酸ニ氫銨15質量份,尿素5質量份,單季戍四醇5質量份，漂珠16質量份，粉煤灰5質量份，玻璃纖維0. 01質量份，聚丙烯纖維0. 02質量份。攪拌混合l(Tl5min，充分混勻得成品。充分混勻干料后，以I. 0:0. 4的比例加水混勻。噴涂制板，養護條件同實施例1，養護期滿后測其性能，結果見表I。實施例3將苯丙膠粉8. 3質量份，VAE膠粉2. 8質量份置于干粉混合機并開啟攪拌，依次加入分散劑0. 20質量份，消泡劑0. 25質量份，磷酸氫ニ銨15. 6質量份，雙氰胺5. 2質量份， 雙季戊四醇5. 2質量份，漂珠18質量份，可膨脹石墨4質量份，玻璃纖維0. 03。攪拌混合15^20min,充分混勻得成品。充分混勻干料后，以I. 0:0. 4的比例加水混勻噴涂制板，養護條件同實施例1，養護期滿后測其性能，結果見表I。實施例4將苯丙膠粉7. 8質量份，VAE膠粉2. 7質量份置于干粉混合機并開啟攪拌，依次加入分散劑0. 25質量份，消泡劑0. 25質量份，聚磷酸銨16. 2質量份，雙氰胺5. 4質量份，雙季戊四醇5. 4質量份，漂珠16質量份，礦棉2質量份，粉煤灰I質量份，可膨脹石墨5質量份，聚丙烯纖維0. 03質量份，玻璃纖維0. 02質量份。攪拌混合15 20min，充分混勻得成品。充分混勻干料后，以I. 0:0. 45的比例加水混勻抹涂制板，養護條件同實施例1，養護期滿后測其性能，結果見表I。實施例5先將苯丙膠粉9質量份，VAE膠粉3質量份置于干粉混合機并開啟攪拌，然后依次加入分散劑0. 3質量份,消泡劑0. 2質量份,聚磷酸銨16. 8質量份,三聚氰胺5. 6質量份，淀粉5. 6質量份,漂珠15質量份,礦棉3質量份,可膨脹石墨5質量份,娃酸招纖維0. 02質量份，玻璃纖維0.04質量份。攪拌混合l(Tl5min，充分混勻得成品。充分混勻干料后，以1.0:0.5的比例加水混勻抹涂制板，養護條件同實施例1，養護期滿后測其性能，結果見表
Io表I單體系薄型鋼結構防火涂料技術性能指標和檢測結果實施例
劣例技術指標實施例I實施例2實施例4實施例5
耠測項3
經攪撲后呈
均勻液態或稠厚±合合合合
在容器中的狀態
流體狀態，無結格格俗格格
塊。 表干時間(h)SS 1255555
涂e干燥后，n
外觀與顏色同樣合符符符符
外觀與顏色
品相比應無明顯要合要求合要求合要求合要求
差別卞
符
允許出現1 3
合符符符符
初期干燥抗裂性條裂紋，其寬度應
耍合要求合要求合要求合要求
ぢ 0.5mm
0.50.60.50.6
粘結強度(MPa)>0.150%
3082
>24 涂層應24h24h 24h 24h 24h
耐水性(h) 無起層、發泡、脫符合要符合要符合要符合要符合要
落現象求求求 求求
彡15涂層應1515 15 1515
耐冷熱循環性
無開裂、剝落、起次符合次符合次符合次符合次符合
(次)
泡現象要求要求要求要求要求注檢測標準為GB14907-2002《鋼結構防火涂料》對比例I改變粘結劑組成對涂料性能的影響I、粘結劑僅使用VAE膠粉，其他配方組分、制備、噴涂制板、養護條件同實施例1，養護期滿后測耐水性(GB14907-2002)，24小時后涂層出現起層、發泡、脫落現象。2、粘結劑中苯丙膠粉與VAE膠粉的質量比為2. 5:1，其他配方組分、制備、噴涂制板、養護條件同實施例1，養護期滿后測耐火性能(GB14907-2002)，涂層受火30min后脫落。3、粘結劑中苯丙膠粉與VAE膠粉的質量比為3. 5:1，其他配方組分、制備、噴涂制板、養護條件同實施例1，養護期滿后測耐火性能(GB14907-2002)，涂層受火發泡高度低，20min背溫達到300°C。為保證在高溫下的粘結カ及熔融軟化溫度與聚磷酸銨等防火物料分解溫度的匹配，綜合考慮漿化性能、高溫粘結性及軟化溫度與分解溫度間的匹配性選擇了本發明的膠粉。對比例2改變脫水催化劑、發泡劑、成炭劑的比例對防火涂料隔熱性能的影響I、脫水催化劑、發泡劑、成炭劑比例為2. 5:1:1，其他配方組分、制備、噴涂制板、養護條件同實施例I2、脫水催化劑、發泡劑、成炭劑比例為3:0. 8:1，其他配方組分、制備、噴涂制板、養護條件同實施例I3、脫水催化劑、發泡劑、成炭劑比例為3:1:0. 8，其他配方組分、制備、噴涂制板、養護條件同實施例I4、市售雙體系薄型防火涂料底漆噴涂制板、養護條件同實施例I丁烷噴燈提供火焰源，火焰溫度大于1000°C，火焰灼燒1-4及實施例I涂有防火涂料的鋼板背面，鋼板背溫越小說明該涂料的隔熱性能越好。結果見表2表權利要求
1.單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，其特征在于由9 12質量份粘結劑膠粉、O.Γ0. 5質量份的粉末態分散劑、O. Γ0. 3質量份的粉末態消泡劑、2(Γ24質量份無機隔熱填料、O. 02、. 06質量份涂層增強材料、總質量份數為2Γ28的脫水催化劑、發泡劑及成炭劑組成。
2.如權利要求I所述的單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，其特征在于所述的粘結劑膠粉是質量比為3:1的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物和醋酸乙烯/乙烯共聚物。
3.如權利要求I所述的單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，其特征在于所述的粉末態分散劑為非離子聚乙二醇酯類物質，粉末態消泡劑為以特種改性聚硅氧烷為主要消泡成份的非離子粉體消泡劑，涂層增強材料為聚丙烯纖維、硅酸鋁纖維、普通玻璃纖維其中的一種或幾種的組合。
4.如權利要求I所述的單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，其特征在于所述的脫水催化劑為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨和聚磷酸銨中的一種或幾種的組合，發泡劑為三聚氰胺、尿素、雙氰胺中的一種或幾種的組合，成炭劑為單季戊四醇、雙季戊四醇、淀粉的一種或幾種的組合，脫水催化劑、發泡劑、成炭劑三者的質量比為3:1:1。
5.如權利要求I所述的單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，其特征在于所述的無機隔熱材料為漂珠、礦棉、粉煤灰與可膨脹石墨中的一種或幾種的組合。
6.如權利要求I所述的單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，其特征在于制備方法是生產時于干粉混合機中先加擴12質量份粘結劑膠粉并開啟攪拌，然后加入O. Γ0. 5質量份的粉末態分散劑和O. Γ0. 3質量份的粉末態消泡劑，再加入脫水催化劑、發泡劑及成炭劑，接著加入無機隔熱填料，最后加入O. 02、. 06質量份涂層增強材料，;所有物料加畢后再攪拌混合l(T20min，即得成品。
7.如權利要求I所述的單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，其特征在于施工時，單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆按粉料水=1. 0:0. Γ0. 5的質量比現場調配，用電動攪拌器使膠粉充分溶化后采用噴涂、抹涂或兩者結合的方法施工。
全文摘要
本發明涉及一種單體系室內薄型鋼結構防火涂料底漆，由9~12質量份粘結劑膠粉、0.1~0.5質量份的粉末態分散劑、0.1~0.3質量份的粉末態消泡劑、20~24質量份無機隔熱填料、0.02~0.06質量份涂層增強材料、總質量份數為24~28的脫水催化劑、發泡劑及成炭劑組成。采用干粉混合法一步生產防火涂料，提高了生產效率，從根本上解決了乳液基雙體系薄型鋼結構防火涂料底漆夏季易霉變及發泡性能不穩定的缺點，同時，節約了產品包裝、存儲、運輸等方面的成本。
文檔編號C09D131/04GK102702869SQ20121014286
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者吳潤澤, 王桂銀, 陳建剛, 馬金, 高新田 申請人:江蘇蘭陵高分子材料有限公司