CN102417772A - 环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层，它由防火涂层和防腐涂层两部分复合而成，防火涂层包括以下重量比的物料：去离子水200-300，分散剂5-20，成膜助剂10-30，消泡剂1-5，钛白粉20-70，70℃氯化石蜡20-50，多聚磷酸铵200-350，三聚氰胺50-100，双季戊四醇50-100，膨胀石墨30-100，丙烯酸乳液200-300。专用于上述防火涂层的防腐涂层包括以下重量比的物料：去离子水128，分散剂1，成膜助剂48，消泡剂7，丙二醇9.5，防霉剂5，钛白粉200，绢细云母粉38，沉淀硫酸钡3.5，乳液615。本发明相比于现有技术，本项目的成功实施打破了钢结构防护工程中防火保护和防腐涂装各自为战的局面，将两者功能可成功的融入一个工程项目体系中。

Description

环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防火涂层和防腐涂层的复合技术，具体地说是环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层，以及这种复合涂层的制备方法；使防火涂层和防腐涂层两者有效结合，既不影响防火涂层遇火膨胀，发挥防火保护功能，又使防腐涂层自身的防腐性能达到最佳的复合技术。

背景技术

现有钢结构保护技术，大多采用涂层保护技术。采用防火涂料涂覆保护的钢结构，具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体的限制、一般不需加辅助装置、涂层质量轻、有一定美观装饰作用等诸多优点，往往成为首选的防火保护措施。

发达国家早在70年代初期就在市场上推出了钢结构超薄型防火涂料。著名厂家有德国Herberts公司，英国Nullifine公司，美国Altex公司、PPG公司、FCC公司、Caboline公司，日本藤森涂料公司，法国阿托佳公司。

目前市场上的超薄型钢结构防火涂料主要有德国Herberts公司的Water Base 38320型钢结构防火涂料(水溶型)，涂层厚度2.63mm，耐火极限为63min；38091型钢结构防火涂料(溶剂型)，涂层厚度2.42mm，耐火极限为124min；英国Nullifire公司的钢结构防火涂料(溶剂型)，涂层厚度2.24mm，耐火极限106min；我国四川消防科研所从1996年开始研制开发超薄型钢结构防火涂料，产品有SCB(溶剂型)，涂层厚度2.69mm，耐火极限为147min；LF(溶剂型)和L6(溶剂型)涂层厚度分别为2mm和3mm，耐火极限分别为94min和90min；江苏兰陵公司的SF(溶剂型)，涂层厚度2.07mm，ECB(水溶型)，涂层厚度1.6mm，耐火极限分别为150min和44min。

随着我国在室内用涂料方面对有机挥发物含量限制更趋严格，最新标准GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》中的限量为120g/L。由此可知，研制开发高固体份、水基、无溶剂型钢结构保护涂料，即无毒、无污染的钢结构保护涂料将是科技工作者的工作重点。

综上所述，目前国内市场上能看到的涂层在3mm以内，耐火极限大于90min的钢结构防火涂料几乎都是溶剂型产品。虽然国外已有超过90min的水性防火涂料产品，但耐水性很差，价格相当昂贵。目前国内工程使用的大多数是溶剂型产品，同时具有防火防腐双重功效的钢结构保护涂层在国内市场上还没有看到产品，国外也未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层，以解决现有技术的上述问题，填补防火防腐双重功效钢结构保护涂层的市场空白。

本发明的另一目的是为了提供这种复合涂层的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层，它由防火涂层和防腐涂层两部分复合而成，防火涂层包括以下重量比的物料：

去离子水200-300，分散剂5-20，成膜助剂10-30，消泡剂1-5，钛白粉20-70，70℃氯化石蜡20-50，多聚磷酸铵200-350，三聚氰胺50-100，双季戊四醇50-100，膨胀石墨30-100，丙烯酸乳液200-300。

专用于上述防火涂层的防腐涂层包括以下重量比的物料：

去离子水128，分散剂1，成膜助剂48，消泡剂7，丙二醇9.5，防霉剂5，钛白粉200，绢细云母粉38，沉淀硫酸钡3.5，乳液615。

在防火涂层中，

所述的分散剂为毕克公司的BYK-019。

所述的成膜助剂为双达化工的Texnaol。

所述的消泡剂为昭化公司的B-199。

所述的钛白粉为杜邦公司的R706。

所述的丙烯酸乳液时浓度为：45-50％。

在防腐涂层中，

所述的分散剂为毕克公司的BYK-019。

所述的成膜助剂双达化工的Texnaol。

所述的消泡剂为双达化工的K5。

所述的防霉剂为未来化工的WL-3。

所述的钛白粉为B101。

所述的绢细云母粉为1250目。

所述的乳液为氟乳液、硅丙乳液和丙烯酸乳液中的一种，其质量百分比浓度为45-55％，其中，为氟乳液时浓度为：50-55％，为硅丙乳液时浓度为：48-52％，为丙烯酸乳液时浓度为：45-50％。

上述复合涂层的制备方法，具体步骤为：

(1)预分散过程：

将水、分散剂，部分消泡剂、阻燃剂、无机填料、颜料等高速分散(1200±50转/分)成均匀的浆料，所用设备为带搅拌器的高速分散机。

(2)研磨分散过程：

将预分散后的浆料通过各种研磨分散设备进行磨细分散，使其达到规定细度(小于100μm)。

(3)调漆过程：

将磨细分散的浆料在慢速搅拌(700±50转/分)下加入合成乳液、PH调节剂、剩余消泡剂、流变助剂等，调整涂料的PH值(7-7.5)和粘度(120ku，斯托默旋转粘度计)，使之达到规定的质量指标要求，一般在带有搅拌器的混合缸中进行，最后出料。

防腐涂层对防火涂层肯定会带来影响，如何使这两者有效结合，既不影响防火涂层遇火膨胀，发挥有效的防火功能，又使防腐涂层自身的防腐性能达到最佳。

本发明采用国际上通用的P-C-N膨胀发泡体系。将防火涂层的耐火极限提高到90min，达到国际先进、国内领先水平，合理的膨胀发泡体系是该项目的核心技术关键，关系到涂层的发泡效果、产品的耐火极限及整体防火效果。本发明主要采用含氟、硅乳液作为防腐涂层基料以充分提高复合涂层的防腐性能。防火涂层由于表面张力的不同会使涂覆在其表面的防腐涂料呈现橘皮状或游离状情况，所以两者之间的相容性尤为重要。而本发明就是选择相容性好的防火涂层与防腐涂料匹配，使得防腐涂料在防火涂层上能均匀良好的涂覆，又使得防腐涂层不会影响防火涂层的膨胀发泡性能，使得防火防腐复合涂层达到良好的整体性能。

本发明相比于现有技术，其有益效果为：

1、为水性环保高新技术，其耐火极限≥90min，大大高于国家标准GB14907-2002《钢结构防火涂料》中规定的60min，在国际上处于先进水平，在国内填补技术空白。

2、室内超薄型钢结构防火涂料、防火涂料专用防腐罩面漆均达到环保性能指标(执行标准GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》)

3、防腐涂层的防腐蚀性能达到JG/T 224-2007《建筑用钢结构防腐涂料》中I型面漆的指标性能。

4、防腐双重功效的钢结构保护涂层在国内市场上还没有看到产品，国外也未见报道。而本项目的成功实施打破了钢结构防护工程中防火保护和防腐涂装各自为战的局面，将两者功能可成功的融入一个工程项目体系中。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

1、室内超薄型钢结构防火涂料的配置：

根据上述原料配方中的去离子水、分散剂、成膜助剂、消泡剂等经过预分散后逐步缓慢加入钛白粉、多聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇等粉料经过研磨使浆料得到充分分散达到均匀状态，再缓慢加入合成乳液进行调和，均匀后加入适量增稠剂调和均匀备用。

表1：室内超薄型钢结构防火涂料的配置：

序号	材料名称	配比一	配比二	配比三
					1	去离子水	250	220	200
2	分散剂BYK-019	8	12	14
					3	成膜助剂Texnaol	15	18	21
4	消泡剂B-199	2	2	2
					5	钛白粉R706	50	60	70
6	70℃氯化石蜡	50	50	50
					7	多聚磷酸铵	240	220	200
8	三聚氰胺	80	80	80
					9	季戊四醇	80	80	80
10	膨胀石墨	50	60	70
					11	丙烯酸乳液	220	260	300

2、防火涂料专用防腐罩面漆的配置：

将去离子水、分散剂、成膜助剂、消泡剂、流变助剂等经过预分散后逐步缓慢加入钛白粉、云母粉、沉淀硫酸钡等粉料经过研磨使浆料得到充分分散达到均匀状态，缓慢加入合成乳液进行调和，均匀后加入适量增稠剂调和均匀备用。

表2：防火涂料专用防腐罩面漆的配置：

序号	材料名称	配比一	配比二	配比三
					1	去离子水	128	128	128
2	分散剂	1(BYK-019)	1(BYK-019)	1(BYK-019)
					3	成膜助剂Texnaol	48	48	48
4	消泡剂K5	7	7	7
					5	丙二醇	9.5	9.5	9.5
6	防霉剂WL-3	5	5	5
					7	钛白粉(B101)	200	200	200
8	绢细云母粉1250目	38	38	38
					9	沉淀硫酸钡	3.5	3.5	3.5
10	乳液	615(氟乳液)	615(硅丙乳液)	615(丙烯酸乳液)

将实施例1-3的防火涂料和专用的防腐罩面漆按照随机匹配复合，做以下防火防腐性能测试：

3、复合涂层的耐腐蚀性能：

按JG/T 224-2007《建筑用钢结构防腐涂料》中I型面漆的规定在7.5cm×15cm的钢板上涂刷室内超薄型钢结构防火涂料至规定厚度后再涂刷两道防火涂料专用防腐罩面漆，按规定时间及条件进行养护后进行耐腐蚀性能检测。其检测结果为：

耐酸性(5％硫酸)：96h无异常，合格；

耐盐水性(3％NaCl)：120h无异常，合格。

4、防火防腐复合涂层的制备：

1)按照国家标准GB14907-2002《钢结构防火涂料》的规定在140b标准工字钢梁上逐层涂刷上述制备好的室内超薄型钢结构防火涂料，厚度达到2±0.2mm；

2)在涂覆好的防火涂层上按正常的养护涂装时间间隔再涂刷两道防火涂料专用防腐罩面漆。

上述两种涂层的总厚度达到国家标准GB14907-2002《钢结构防火涂料》中的的规定。按照标准中的养护时间和条件进行养护。

5、复合涂层的综合耐火极限试验：

将上述养护好的大钢梁在四川都江堰国家防火监督检测中心进行耐火极限检测，其防火防腐涂层的耐火极限时间为96分钟。

综上所述防火防腐复合涂层不仅在实际施工中现实可行，并且其防腐性能及防火性能均能达到国家标准要求。

目前市场上建筑钢结构的防火或防腐是各自独立的工程，将防火和防腐两项功能有效融合是本项目的技术创新点。防腐涂层对防火涂层肯定会带来影响，如何使这两者有效结合，既不影响防火涂层遇火膨胀，发挥有效的防火功能，又使防腐涂层自身的防腐性能达到最佳。

开发水性环保型钢结构防火防腐涂层保护技术，将耐火极限提高至90min，达到溶剂型防火涂料的性能，同时具有较好的防腐蚀功能，很有现实意义，既符合环境保护的发展要求，又可将防火保护与防腐保护有效结合，解决目前市场上钢结构防火防腐保护的难题。

Claims (5)

1.一种环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层，其特征在于：它由防火涂层和防腐涂层两部分复合而成；

防火涂层包括以下重量比的物料：

去离子水200-300，分散剂5-20，成膜助剂10-30，消泡剂1-5，钛白粉20-70，70℃氯化石蜡20-50，多聚磷酸铵200-350，三聚氰胺50-100，双季戊四醇50-100，膨胀石墨30-100，丙烯酸乳液200-300；

专用于上述防火涂层的防腐涂层包括以下重量比的物料：

去离子水128，分散剂1，成膜助剂48，消泡剂7，丙二醇9.5，防霉剂5，钛白粉200，绢细云母粉38，沉淀硫酸钡3.5，乳液615。

2.根据权利要求1所述的一种环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层，其特征在于：在防火涂层中，所述的分散剂为BYK-019；成膜助剂为Texnaol；消泡剂为B-199；钛白粉为R706；丙烯酸乳液浓度为：45-50％。

3.根据权利要求1所述的一种环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层，其特征在于：在防腐涂层中，所述的分散剂为BYK-019；成膜助剂为Texnaol；消泡剂为K5；防霉剂为WL-3；钛白粉为B101；绢细云母粉为1250目；乳液为氟乳液、硅丙乳液和丙烯酸乳液中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种环保型钢结构建筑防火防腐复合涂层，其特征在于：所述的乳液的质量百分比浓度为45-55％，其中，为氟乳液时浓度为：50-55％，为硅丙乳液时浓度为：48-52％，为丙烯酸乳液时浓度为：45-50％。

5.权利要求1所述复合涂层的制备方法，其特征在于：

具体步骤为：

(1)预分散过程：

将去离子水、分散剂BYK-019、成膜助剂Texnaol、消泡剂B-199、钛白粉R706、70℃氯化石蜡、多聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、膨胀石墨，通过1200±50转/分的高速分散成均匀的浆料，所用设备为带搅拌器的高速分散机；

(2)研磨分散过程：

将预分散后的浆料通过各种研磨分散设备进行磨细分散，使其达到规定的细度小于100μm；

(3)调漆过程：

将磨细分散的浆料以700±50转/分的速度慢速搅拌，加入丙烯酸乳液、PH调节剂(AMP-95)、剩余消泡剂B-199，调整涂料的pH＝7-7.5，粘度为120ku，使之达到规定的质量指标要求，在带有搅拌器的混合缸中进行，最后出料。