[发明专利]一种用于室外钢结构的改性膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于室外钢结构的改性膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法，属于涂料领域，解决了现有防火涂料在温度和湿度变化较大的环境中易开裂、脱落、粉化的问题。本发明涂料包括：成膜树脂、分散剂、防沉剂、甲基硅酸钾改性季戊四醇、三聚氰胺、聚磷酸铵、颜填料、玻璃纤维、有机溶剂。制备方法：将成膜树脂和部分有机溶剂混合均匀，再加入分散剂和防沉剂搅拌；加入玻璃纤维搅拌；加入颜填料搅拌；加入聚磷酸铵、甲基硅酸钾改性季戊四醇和三聚氰胺搅拌，加入剩余有机溶剂调节粘度。本发明涂料具有优异的耐水耐酸性、耐冻融性，涂层在高温高湿环境无起层脱落现象，遇火膨胀发泡倍数高，形成封闭结构的蜂窝状炭层，耐火时间可达120min。

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种用于室外钢结构的改性膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法。

背景技术

钢结构是由型钢、钢板等制成的钢梁、钢柱及其他构件组成的结构，具有强度高、施工周期短、抗震性好、可利用空间大、环境友好等优点，故而在机场、工业厂房、体育馆等建筑中多以钢结构为主体;然而，钢材极易导热，在火灾环境中，未采取任何防护措施的钢材温度会迅速升高，其强度会大幅度下降，理论上，当钢结构全负荷状态下温度达到538℃以上时就会失去静态平衡，致使建筑物坍塌，最终造成较大的人员伤亡与财产损失。而建筑物发生火灾时，10min内火场温度可达到700℃以上，即裸露的钢结构在10min内可达到其临界温度。为解决上述问题，人们开发了多种钢结构防火保护技术，其中，施涂防火涂料是最为有效和经济的方法。

钢结构防火涂料是一种涂覆在钢结构表面形成耐火隔热层以改变其表面燃烧特性，延迟火焰温度向钢结构传递，提高钢结构耐火性能，延缓甚至阻止火灾蔓延的功能涂料。

防火涂料根据防火形势及组成，可分成膨胀型和非膨胀型两大类。膨胀型防火涂料是目前国内使用最为广泛的一种防火涂料，它主要由成膜物质、脱水剂、成炭剂、发泡剂和颜填料组成。膨胀型防火涂料受热时，涂层常能炭化膨胀数十倍甚至上百倍，形成类似蜂窝状或海绵状多孔炭层。这种炭层具有较好的隔热作用，同时阻隔了氧气与被保护基材的接触，起到防火阻燃的作用。在成炭发泡过程中发生的如脱水炭化、涂料各组分的受热分解等，也消耗了一定的热，有利于降低体系温度。与此同时，膨胀型防火涂料受热时还能释放如氨气、水蒸气、氮气和二氧化碳等不燃性气体，降低被保护基材附近可燃气体和氧气浓度，起到阻燃作用。其中脱水剂、成炭剂、发泡剂是膨胀型阻燃体系中必不可少的，但该阻燃体系主要缺点是添加量较大，存在一定程度的吸潮性和迁移性。主要由于季戊四醇自身为含羟基亲水结构，故而在温度和湿度变化较大的环境中容易吸水并向表面迁移析出，导致防火涂层开裂、脱落、粉化等耐候性差的问题，从而导致其自身的耐火性能降低或不膨胀失去防火作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于室外钢结构的改性膨胀型钢结构防火涂料，以解决现有防火涂料在温度和湿度变化较大的环境中易开裂、脱落、粉化的问题，并进一步提高涂料的耐火性能和耐候性。

本发明的另一目的是提供一种用于室外钢结构的改性膨胀型钢结构防火涂料的制备方法。

本发明的技术方案是：一种用于室外钢结构的改性膨胀型钢结构防火涂料，包括以下重量百分比的原料：11%～16%成膜树脂、1.0%～1.7%分散剂、0.9%～1.7%防沉剂、7%～13%甲基硅酸钾改性季戊四醇、7%～13%三聚氰胺、22%～29%聚磷酸铵、12%～26%颜填料、2%～4%玻璃纤维，余量为有机溶剂。

作为本发明的进一步改进，成膜树脂为分子量在45000-70000的苯乙烯改性的丙烯酸类合成树脂，且合成树脂的玻璃化温度范围为65～80℃。

作为本发明的进一步改进，颜填料由钛白粉和氢氧化铝按质量比8～16:1组成。

作为本发明的进一步改进，玻璃纤维的熔点大于1200℃，长径比为20～25，纤维长度为120-135μm，拉伸强度为700-800MPa。