CN103043976A - 薄型隧道防火阻燃涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种薄型隧道防火阻燃涂料及制备方法，由下述重量比的原料制成：硅酸盐水泥40-50﹪，高铝水泥5-10﹪，粉煤灰1-5﹪，可再分散胶粉1-5﹪，硅酸铝纤维1-5﹪，膨胀珍珠岩5-10﹪，蛭石5-10﹪，空心玻璃微珠5-10﹪，玻化微珠5-10﹪，海泡石1-5﹪，改性氢氧化铝阻燃剂1-5﹪，改性氢氧化镁阻燃剂1-5﹪，可膨胀石墨阻燃剂1-5﹪，引气剂0.5-1﹪，减水剂0.5-1﹪，憎水剂0.5-1﹪，消泡剂0.5-1﹪。本发明粘结强度优异，防火性能高、导热率低、吸音降噪效果显著，还具有良好的防潮性、耐水性和耐久性，在满足国家标准和相关规范前提下，有效的降低了涂层厚度，节约了资源，降低了施工难度。

Description

薄型隧道防火阻燃涂料及制备方法

技术领域

本发明属阻燃涂料技术领域，具体涉及一种薄型隧道防火阻燃涂料及制备方法。

背景技术

随着我国经济建设的高速发展，高速公路、铁路隧道日益增多，尤其是特长隧道的不断增多，提高隧道防火安全标准已经成为一个急待解决的课题，为此，我国也出台了相关隧道防火标准要求和规范，以提高隧道在火灾中的安全系数，降低人员伤亡和财产损失。目前，国内生产的隧道防火涂料以非膨胀型为主，虽然防火性能达到了国家标准要求，但厚度较厚，自身重力较大，容易脱落，而且施工时间较长。随着隧道通车时间的推移，很容易出现脱落，危及行车安全，随着我国隧道日益增多，隧道内部防火要求越来越高，目前的隧道防火涂料不能适应现代隧道的防火安全要求。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种薄型隧道防火阻燃涂料及制备方法，由复合粘结剂、耐火隔热材料、耐火阻燃材料和化学助剂复配组成，粘结强度优异，防火性能高、导热率低、吸音降噪效果显著，还具有良好的防潮性、耐水性和耐久性，在满足国家标准和相关规范前提下，有效的降低了涂层厚度，节约了资源，降低了施工难度。

本发明的技术解决方案：本发明由有机-无机复合粘结剂、耐火隔热材料、耐火阻燃材料和化学助剂复配组成。所述有机-无机复合粘结剂由普通硅酸盐水泥，高铝水泥，粉煤灰和可再分散乳胶粉复配组成，具有良好的粘结性、耐水性、抗压强度和防火抗渗透性。所述耐火隔热材料由硅酸铝纤维、海泡石、蛭石、膨胀珍珠岩、玻化微珠以及空心玻璃微珠复配组成，耐高温性好，导热率低，密度小，粒径分布合理，配制的涂料防火、隔热、吸音。所述耐火阻燃材料由改性氢氧化铝阻燃剂、改性氢氧化镁阻燃剂及可膨胀石墨阻燃剂复配组成，具有极好的耐火阻燃性能。所述化学助剂包括引气剂，减水剂，憎水剂，消泡剂，可增强涂料的耐火性又能提高涂料的施工性。

本发明由下述重量比的原料制成：硅酸盐水泥40-50﹪，高铝水泥5-10﹪，粉煤灰1-5﹪，可再分散乳胶粉1-5﹪，硅酸铝纤维1-5﹪，膨胀珍珠岩5-10﹪，蛭石5-10﹪，空心玻璃微珠5-10﹪，玻化微珠5-10﹪，海泡石1-5﹪，改性氢氧化铝阻燃剂1-5﹪，改性氢氧化镁阻燃剂1-5﹪，可膨胀石墨阻燃剂1-5﹪，引气剂0.5-1﹪，减水剂0.5-1﹪，憎水剂0.5-1﹪，消泡剂0.5-1﹪。

本发明的制备方法：

步骤1：按所述重量比将硅酸盐水泥、高铝水泥、粉煤灰和可再分散胶粉投入干粉混合机充分搅拌混合均匀；

步骤2：在步骤1混合均匀的原料中按所述重量比依次加入硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、蛭石、空心玻璃微珠、玻化微珠、海泡石，以及改性氢氧化铝阻燃剂，改性氢氧化镁阻燃剂，可膨胀石墨阻燃剂充分搅拌混合均匀；

步骤3：在步骤2混合均匀的原料中加入引气剂，减水剂，憎水剂，消泡剂充分搅拌混合均匀即可。

本发明与现有技术相比具有的优点和效果：

1、防火时间长，涂层厚度在13±1mm时耐火超过2小时，超过国家标准20mm耐火2小时的要求，完全满足人们逃生和消防救火的时间要求。

2、理化性能优良，遇火时不会产生有毒有害气体和烟雾。

3、涂层黏结强度高，在车流震动和外力的作用下，涂层稳定性好。

4、涂层厚度薄，充分节约资源，提高了行车安全。

5、原材料容易获得，加工简便，施工方便效率高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明（单位：重量%）。

所述硅酸盐水泥具有不燃、耐水、耐碱、耐久、耐候等优越性能，是薄型隧道防火涂料的主要粘结剂成分。原料来源：市售。

所述高铝水泥成型后的防火涂料在高温下仍能保持较高的强度，耐温性可达1300℃。高铝水泥和硅酸盐水泥复配使得薄型隧道防火涂料得到最佳的强度和耐温性。原料来源：市售。

所述粉煤灰是燃煤电厂排出的固体废物，主要成分有SiO₂、Al₂O₃等，在薄型隧道防火涂料中添加密度较低、富含SiO₂胶凝剂的粉煤灰，可在一定程度上降低无机黏结剂的密度，并且添加了涂层的孔隙率，提高了涂料耐火性能。原料来源：市售。

所述可再分散乳胶粉为水溶性可再分散粉末，为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物。以单纯的无机黏结剂（硅酸盐水泥等）作为薄型隧道防火涂料基料,所制的薄型隧道防火涂料黏结强度低（一般仅为0.1 MPa）、耐水性差、易产生裂纹、涂层硬而脆、防火性能差，加入一定量的可再分散乳胶粉对无机黏结剂进行改性，由于可再分散乳胶粉与硅酸盐水泥相容性好，二者的水化产物形成有机-无机双黏复合粘结剂体系，其胶膜对防火隔热材料颗粒进行包裹，形成空间网络结构，可显著提高涂料的黏结强度、抗压强度、防水抗渗透性能、柔韧抗裂性、耐冷热循环性、防火性和施工性等。原料来源：市售。

所述硅酸铝纤维是一种新型轻质耐火材料，该材料具有容重轻、耐高温、热稳定性好，热传导率低、热容小、抗机械振性动好、受热膨胀小、隔热性能好、耐酸耐碱化学稳定性好等优点，在薄型隧道防火涂料中加入适量的硅酸铝纤维，利用其在涂层中的乱向分布，构成立体网络结构，不但可以提高涂层的孔隙率，又可增强涂层的黏结强度、机械强度和冻融循环性，同时可防止、减少涂层干燥过程中收缩龟裂和高温下开裂。原料来源：市售。

所述膨胀珍珠岩是一种无毒、无味、不燃、不腐、耐酸碱、保温、隔音隔热，内部呈蜂窝状结构产品，是由酸性火山玻璃质熔岩 (珍珠岩)经破碎，筛分至一定粒度，再经预热，在1400℃以上高温延时烧结而制成的一种白色或浅色的优质绝热保温材料，常温导热系数0.0245～0.048W/(m·K)，高温导热系数0.058～0.175W/(m·K)，低温导热系数0.028～0.038W/(m·K)，具有良好的耐高温性能，耐高温可达1000℃，由于膨胀珍珠岩本身是蜂窝状空心结构，可有效提高薄型隧道防火涂料的干密度和耐火性。原料来源：市售。

所述蛭石是一种天然、无毒的矿物质，具有保温、隔热、防火等特点，蛭石是层状结构，层间含有结晶水，容重在50-200kg/m³，热导率小，是良好的隔热材料。质量良好的膨胀蛭石，最高使用温度可达1100℃。膨胀蛭石有细小的空气隔层，故具有优良的隔热保温性能，此外，膨胀蛭石具有良好的电绝缘性。膨胀蛭石广泛用于绝热材料、防火材料、电绝缘材料、涂料、建筑、化学等工业。原料来源：市售。

所述改性氢氧化铝、氢氧化镁阻燃剂是一种高效无机阻燃剂，遇到高温分解和脱水，脱水过程吸收一部分燃烧热量，使其温度降低，脱出的水在燃烧温度下变成水蒸气，大量的水蒸气也可拟制烟雾的生成，对基材提供有效持久的防火和保护，具有很好的防火阻燃效果。原料来源：市售。

所述可膨胀石墨阻燃剂可进一步提高涂层遇火后的孔隙率，减小空隙尺寸，弥补有机膨胀阻燃剂用量少的不足。在薄型隧道防火涂料中加入了无机膨胀阻燃剂-可膨胀石墨，当可膨胀石墨受到200℃以上高温时，留在层间点中的化合物吸收大量热量而急剧分解、气化、膨胀，最终岩层间膨胀形成纳米级微孔结构，成为大量“蠕虫”状碳化体微粒，填充在涂层空隙之中。由于无机阻燃剂（可膨胀石墨）在高温下吸热、释放水的特性，使涂层有效地阻隔火焰和热量，降低热量向内传递速度，推迟其升温和强度变弱时间，从而涂料提高耐火极限，达到防火保护的目的。另外无机膨胀阻燃剂具有抑烟消烟的作用，可增加涂料的安全等级。原料来源：市售。

所述引气剂、减水剂、憎水剂、消泡剂均选用市售产品。引气剂主要成分为烷基苯磺酸盐类。在薄型隧道防火涂料中加入引气剂，可显著提高涂料的流动性和可塑性抗冻性、抗盐渍性、抗渗性、耐硫酸盐侵蚀及抗碱集料反应性能。减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物，对薄型隧道防火涂料中的硅酸盐水泥粒子有很强的分散作用，对涂层有显著的早强、增强效果，显著提涂料的和易性，全面提高涂层的物理力学性能。憎水剂为是一种基于改性硅烷、硅氧烷的粉末，憎水剂无毒、无味，不燃，可赋予涂料良好的耐久性和憎水性，又可防止涂层出现二次泛碱。消泡剂为聚硅氧烷、高活性聚醚消泡剂经特殊工艺聚合而成，具有优良的耐酸、碱和消泡性，可显著消除涂料在搅拌过程中产生的空气，提高涂层的密实性和耐火性。上述化学助剂的加入可显著提高涂料的施工性能和理化性能。

所述空心微珠是近年来发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型材料，该产品的主要成分是硼硅酸盐二氧化硅和三氧化二铝，空心微珠外观为灰白色，是一种松散、流动性好的粉体材料。空心微珠隔音性、阻燃性、电绝缘性好，密度小，吸油率低，并且强度高。化学性能稳定，耐候性好，该产品具有质轻、低导热、强度高和良好的化学稳定性等优点，由于空心填充微珠是一种强度高，而且坚硬的微球，在隧道防火涂料中加入空心微珠可增强涂层的硬度、耐洗刷性能和耐磨性；空心微珠熔点大于1450℃，独特的中空的球体结构，在高温下不分解，不易变形，使得的其填充于涂料中具有优良的防火隔热效果。生产厂商为上海格润亚纳米材料有限公司。

所述玻化微珠，是一种酸性玻璃质溶岩矿物质（松脂岩矿砂），经过特种技术处理和生产工艺加工形成内部多孔﹑表面玻化封闭，呈球状体细径颗粒，是一种具有高性能的新型无机轻质绝热材料。主要化学成份是Si0₂﹑AI₂0₃﹑GaO，颗粒粒径为0.1—2mm，容重为50—100kg/m³，导热系数为0.028—0.048W/m﹒K，漂浮率大于95%，成球玻化率大于95%，吸水率小于50%，熔融温度为1200℃。具有质轻、保温、绝热、防火的优异性能，在薄型隧道防火涂料中加入玻化微珠可提高涂料耐火隔热性能和降低涂料的干密度。生产厂商为北京巨能实业有限公司。

制备方法：

步骤1：按所述重量比将硅酸盐水泥、高铝水泥、粉煤灰和可再分散胶粉投入干粉混合机充分搅拌混合均匀；

步骤2：在步骤1混合均匀的原料中按所述重量比依次加入硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、蛭石、空心玻璃微珠、玻化微珠、海泡石，以及改性氢氧化铝阻燃剂，改性氢氧化镁阻燃剂，可膨胀石墨阻燃剂充分搅拌混合均匀；

步骤3：在步骤2混合均匀的原料中加入引气剂，减水剂，憎水剂，消泡剂充分搅拌混合均匀；

步骤4：检验、包装。

上述实施例性能测试结果如下表1-3所示：

表1：实施例1测试结果

表2：实施例2测试结果

表3：实施例3测试结果

由上表可以看出：本发明耐火时间长，表明其耐燃性强，能有效延缓涂层和基层的升温，为救火争取宝贵的时间，从而减少因火灾造成的损失。本发明在防火阻燃过程中，不释放有毒有害气体，可以避免被困在火中的人员或者消防人员因涂料释放的有毒有害气体而受到伤害甚至死亡的事故，符合环保要求。另外，本发明具有优良的粘结强度，在车流的震动和外力的作用下，涂层稳定性好，涂层薄耐火性能优异，可有效降低涂层厚度，极大的提高了行车安全。

本发明耐火极限高于GA98-2005《混凝土结构防火涂料》标准要求，其他指标均符合相关标准要求，特别是隧道防火涂料最重要的性能——耐火性能远远高于国家标准要求。当火灾发生时，较长的耐火时间利于消防和减轻灾情，缩短修复时间，降低财产损失，在预防隧道火灾、提高隧道结构耐火极限方面起到了积极作用，并可有效降低涂层厚度，极大的提高了行车安全。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种薄型隧道防火阻燃涂料，其特征是所述涂料由下述重量比的原料制成：硅酸盐水泥40-50﹪，高铝水泥5-10﹪，粉煤灰1-5﹪，可再分散乳胶粉1-5﹪，硅酸铝纤维1-5﹪，膨胀珍珠岩5-10﹪，蛭石5-10﹪，空心玻璃微珠5-10﹪，玻化微珠5-10﹪，海泡石1-5﹪，改性氢氧化铝阻燃剂1-5﹪，改性氢氧化镁阻燃剂1-5﹪，可膨胀石墨阻燃剂1-5﹪，引气剂0.5-1﹪，减水剂0.5-1﹪，憎水剂0.5-1﹪，消泡剂0.5-1﹪。

2.一种权利要求1所述的薄型隧道防火阻燃涂料的制备方法，其特征是：

步骤1：按所述重量比将硅酸盐水泥、高铝水泥、粉煤灰和可再分散胶粉投入干粉混合机充分搅拌混合均匀；

步骤2：在步骤1混合均匀的原料中按所述重量比依次加入硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、蛭石、空心玻璃微珠、玻化微珠、海泡石，以及改性氢氧化铝阻燃剂，改性氢氧化镁阻燃剂，可膨胀石墨阻燃剂充分搅拌混合均匀；

步骤3：在步骤2混合均匀的原料中加入引气剂，减水剂，憎水剂，消泡剂充分搅拌混合均匀即可。