[发明专利]水性膨胀型钢结构防火涂料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防火涂料领域，具体地指一种基于生物质电厂灰废弃物综合利用的水性膨胀型钢结构防火涂料及制备方法。

背景技术

现代化高层及大型建筑物的框架大多数采用钢结构，虽然作为承重构件的钢材具有强度高、自重轻、负荷能力大、抗震性能好、易施工、无污染、可循环利用等优点，但是，其导热系数大，一旦遇到火灾，在10-15min内其温度可升至700℃，远远超过了自身的临界温度（540℃）,此时，因钢材的屈服强度急剧下降至常温态的40%左右而失去承载力，会引起建筑物垮塌。目前，我国多采用钢结构防火涂料对其进行涂装保护。防火涂料涂刷于钢构件表面，遇火时涂层膨胀发泡形成炭化耐火隔热保护层，隔绝氧气，延滞钢结构受热的速度，避免钢构件快速升温，从而提高钢结构的耐火时限，降低热量传递的速度，推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。但无论采取何种方法，其原理是一致的。

目前国内外研究的钢结构防火涂料主要有两大类:膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料,由于后者的防火性能较差,已经逐渐被淘汰，钢的涂层本身多孔轻质和受热后形成碳化泡沫层，阻止了热量迅速向钢基材传递，推迟了钢基材强度的降低，从而提高了钢结构的耐火极限。

超薄膨胀型钢结构防火涂料，与厚涂型和薄涂型钢结构防火涂料相比，品种粒度更细、涂料层更薄，施工方便，经济，装饰性更好，在满足钢结构防火要求的同时，也能满足人们高装饰性要求；可广泛使用于工业厂房、体育场馆、候机楼、高层建筑等装饰要求很高的钢结构的防火保护，也适用于船舶、地下工程、电厂、机房等要求很高的设施内的木材、纤维板、塑料、电缆等易燃基材的防火保护，是目前消防部门大力推广的品种。专利200810231868.7和01113320.1等公开了超薄膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法，专利201210008305.8公开了一种防火涂料 ，这种涂料可广泛应用于建筑材料领域。这些防火涂料多为溶剂型或含卤防火涂料，它们虽然具有较好的防火效果，但容易对环境造成污染，特别是卤素燃烧生成的有毒气体容易造成人员中毒或窒息。

发明内容

本发明的目的是公开一种新型的基于生物质电厂灰综合利用的新型的水性膨胀型钢结构防火涂料的制备及其方法。以克服传统有机膨胀型防火涂料存在的耐高温性差、耐老化性差和耐水性差等缺点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

水性膨胀型钢结构防火涂料，各组份按质量百分比计，其特征在于由几个组份组成： 20-45%涂料基体、25-45%纳米阻燃剂、0.1-10%阻燃协效剂、1-10%填料、0.2-5%助剂和10-30%水。

所述纳米阻燃剂由成炭剂、成炭催化剂、发泡剂和二氧化硅及表面活性剂组成；他们是对阻燃剂原料进行纳米化而获得；所述的对阻燃剂原料进行纳米化的方法是通过沉淀法将阻燃剂原料固定在纳米二氧化硅颗粒而制备得到的。

所述的阻燃剂原料由成炭催化剂、成炭剂和发泡剂组成。

所述的纳米阻燃剂的具体制备步骤为：把阻燃剂原料、占阻燃剂原料重量的5-50%的水玻璃和占阻燃剂原料重量的0.5-50%的表面活性剂加入到为阻燃剂原料重量的1-5倍的水中加热到50-90℃后，用酸调节pH值到5-8，反应两小时后冷却、过滤洗涤反应产物，干燥后得到所述的纳米阻燃剂。

所述成炭催化剂选自聚磷酸铵、红磷、磷酸胍、磷酸脲、磷酸二氢铵、焦磷酸铵中的一种或多种；所述成炭剂选自淀粉、葡萄糖、三梨醇、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇中的一种或多种。

所述发泡剂选自尿素、双氰胺、三聚氰胺中的一种或多种。

所述的表面活性剂选自十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱（BS-12）与烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、硅烷偶联剂、脂肪酸聚氧乙烯酯、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇-聚乙烯亚胺-聚乙烯醇中的一种或多种复配。

所述阻燃协效剂选自生物质电厂灰;进一步地，通常地，所述生物质灰是指生物质电厂以农林固体废物为燃料燃烧后由布袋除尘器收集的锅炉飞灰。

所述填料选自钛白粉、锑白粉、氧化铁、轻质碳酸钙、硅酸铝纤维素、高岭土、云母粉、酞菁、可膨胀石墨、鳞片石墨中的一种或多种。

所述涂料基体由5-10%的自交联硅丙乳液、丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯乳液中的一种或多种与10%-35%水性环氧乳液、1%-5%水性环氧固化剂组成，涂料基体总量为20-45%；环氧固化剂是与环氧树脂发生化学反应,形成网状立体聚合物,把复合材料骨材包络在网状体之中.促成固化反应的物质。