CN116751471A - 一种防火型保温涂料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防火型保温涂料，其包括防腐底漆和防火面漆；其中，按质量百分比计，所述防腐底漆包括：第一磷酸镁胶粘剂85‑92%、缓凝剂3‑6%、缓蚀增强剂3‑5%、消泡剂0.5‑1.5%、耐高温助剂0.8‑1.5%、耐高温增韧剂0.5‑1.5%；所述防火面漆包括：第二磷酸镁胶粘剂60‑70%、缓凝剂2.0‑6.0%、耐火助剂0.8‑1.5%、耐火填料8‑12%、轻质骨料16‑24%、耐高温纤维0.5‑1.0%。本发明制备工艺简单、施工周期短、低碳环保。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体是一种防火型保温涂料及其应用。
背景技术
钢结构具有强度高、自重轻、抗震性好、安装施工快捷等一系列优点，被越来越多应用于高层建筑、大跨度结构和轻型结构等。由于钢材中两相分布不均，且碳化物电位高于铁素体电位，在裸露环境下钢材易受腐蚀介质(H2O、O2、Cl-、SO4 2-等)侵蚀，在钢材表面形成无数个微小腐蚀原电池，引起电化学腐蚀。因此，对钢结构必须采取防腐保护措施。钢材是不燃材料，钢结构属非燃烧体，但普通建筑用钢的导热率高(常温达58.2W/m·K，升温或遇火时则更高)、传热迅速，一般在300-400℃时钢材强度开始迅速下降，到500℃左右时强度下降到40-50％，其力学性能(如屈服点、抗拉强度、弹性模量)以及负载能力均迅速下降，这个过程(即耐火极限)仅0.25h。因此，若建筑钢结构未采取任何防火保护措施，一旦遇到火灾，会迅速坍塌。
在钢结构的各种防腐和防火保护措施中，在其表面涂覆各类涂料是较为简单易行、可靠和经济实用的方法，可明显提高钢构件的防腐等级和耐火极限。无论是钢材防腐涂料还是防火涂料，按所用胶粘剂的性质可分为有机型、无机型和有无机复合型三类。无机胶粘剂涂料本身不会释放有毒气体和老化，较有机涂料更有优势。针对钢材防腐和防火的双重要求，单纯依靠防腐涂层和防火涂层的简单叠加无法保证不同涂层间的良好粘结和协同作用，设计和制备防腐、防火一体化涂层是发展方向。已有的防腐和防火一体化涂层(如CN102249708 B)的施工工艺复杂和固化周期长，以硅酸盐水泥作为主胶粘剂造成钢基材、防腐底层以及防火面层之间的粘结力较差和体积稳定性差。
在常用的无机胶粘剂系列中，磷酸镁胶粘剂(MPC)类属磷酸盐胶粘剂系列，由碱组份死烧氧化镁、酸组份磷酸盐和助剂等按照一定比例制成，其在酸性条件下通过酸碱化学反应及物理作用生成磷酸盐为黏结相，且在常温下通过化学键结合，具备常温固化、快硬、高早强、高体积稳定性、粘结性强等特点。MPC中的可溶性磷酸盐可与钢结构表面的铁元素结合形成一层致密的磷酸铁类化合物保护层，既可保护钢结构表面的锈蚀，又增强了涂料在钢结构表面的附着力，可克服无机涂料与钢基层附着力差的缺陷，MPC体系水化硬化过程中碱组份死烧氧化镁为表面反应，硬化体中存在大量未反应的氧化镁，在分层涂覆时，上层塑性MPC浆体中的磷酸盐会与已硬化底层中未反应的氧化镁发生反应，进而增强了新老MPC硬化体间的粘结力。MPC的主要原料死烧氧化镁粉本身就是耐火材料，其硬化体具有较好的防火耐高温性能。CN114891381A中提出了一种磷酸镁水泥基钢结构防腐型防火涂料的制备和使用方法，使用磷酸镁水泥作为胶粘剂可通过磷化作用提高钢基材的防腐能力。但使用单一的厚型磷酸镁水泥基防火涂层，由于采用了大量的轻质骨料，涂层硬化体间的孔隙多，水分和空气很容易进入和穿过涂层，引起钢结构析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生，其防腐效果有限。所以，目前急需一种环保无污染、与钢基材粘结强度高、兼具防火与防腐功能、涂层间的粘结和协同作用好、便于施工的钢结构厚型涂料。
发明内容
针对上述现有技术，具体针对现有防腐、防火一体化涂层施工复杂和周期长，基材、防腐底层和防火面层粘结力弱和体积稳定性差的缺陷；针对现有磷酸镁胶粘剂基钢结构涂层功能单一(防腐涂层耐高温性能差、防火涂层结构不致密和腐蚀介质易渗入)的缺陷，本发明提出一种防火型保温涂料及其应用，以磷酸镁胶粘剂为主要成膜材料，制备防腐底层和防火面层。防腐底层通过添加耐高温填料和晶须以提高其耐高温性能和与钢基层、面层防火涂料的协同能力。防火面层通过加入填料、助剂和纤维等改善其防火能力和与防腐底层的协同能力。所制备的耐高温型钢结构防腐底层涂料和厚型防火面层涂料，辅以配套的施工方法，具有常温固化、固化快、体积稳定性好的特点，其与钢基体附着力强、耐久性好、防腐能力强和耐火极限高，本发明制备工艺简单、施工周期短、低碳环保。本发明使无机厚型钢结构涂料多功能化，具有很好的市场前景和应用价值。
本发明提供的一种防火型保温涂料，其包括防腐底漆和防火面漆；
其中，按质量百分比计，
所述防腐底漆包括：第一磷酸镁胶粘剂85-92％、缓凝剂3-6％、缓蚀增强剂3-5％、消泡剂0.5-1.5％、耐高温助剂0.8-1.5％、耐高温增韧剂0.5-1.5％；
所述防火面漆包括：第二磷酸镁胶粘剂60-70％、缓凝剂2.0-6.0％、耐火助剂0.8-1.5％、耐火填料8-12％、轻质骨料16-24％、耐高温纤维0.5-1.0％。
优选的，所述第一磷酸镁胶粘剂由第一碱组份、耐高温填料和第一酸组份组成，所述第一碱组份包括死烧氧化镁，所述耐高温填料为偏高岭土和/或磨细石英粉，所述第一酸组份包括复合磷酸盐，所述复合磷酸盐为磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠；所述第一碱组份与第一酸组份的质量比为2.5-3.0：1；
所述第一碱组份中，死烧氧化镁占第一碱组份的80-90％，耐高温填料占总组份的10-20％；死烧氧化镁为菱镁矿经大于1300℃高温煅烧和粉磨得到，其中MgO含量为88-92％，细度为200-300目；
所述耐高温填料中，偏高岭土为经800℃以上高温煅烧和粉磨得到，细度为1000-1500目；所述磨细石英粉中二氧化硅的质量含量95-99％，所述磨细石英粉的粒径为270-300μm；
所述第一酸组份中，磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的质量比为1：0.15-0.20，均为工业级，粒径均为100-120目。
优选的，所述缓凝剂为硼砂和/或硼酸，晶体粉末状，粒径为100-150目，工业级。
优选的，所述缓蚀增强剂为三聚磷酸铝或三聚磷酸铝改性产品，优品级，细度为800-1250目，pH值为5.5-7。适量三聚磷酸铝的加入不仅可作为缓蚀组份，提高涂层的抗腐蚀能力，还可通过激发磷酸铵镁胶粘剂浆体的后期水化活性，提高硬化体的后期强度。
优选的，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷固体粉末；所述耐高温助剂为死烧氧化铝粉和/或纳米二氧化钛，所述死烧氧化铝粉中三氧化二铝的含量为95-99％，所述死烧氧化铝粉的粒径为380-500μm。
优选的，所述耐高温增韧剂为碱式硫酸镁晶须，为针状单晶体，直径D＜1.0μm，平均长度L为10-60μm，长径比L/D＞30，pH值为9-9.5。碱式硫酸镁晶须具有较高的表面活性和亲水性，在磷酸铵镁胶粘剂基涂料浆体中具有较好的分散性，且制备简单成本低廉，可改善涂料硬化体的脆性，提高其韧性和抗裂性。
优选的，所述第二磷酸镁胶粘剂包括第二碱组份和第二酸组份，所述第二碱组份包括死烧氧化镁和偏高岭土，所述第二酸组份包括复合磷酸盐，所述复合磷酸盐为磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠；所述第二碱组份与第二酸组份的质量比为2.2-2.8：1；
所述第二碱组份中，死烧氧化镁占第二碱组份的80-90％，偏高岭土占第二碱组份的10-20％；死烧氧化镁为菱镁矿经大于1300℃高温煅烧和粉磨得到，其中MgO含量为88-92％，细度为200-300目；
所述第二酸组份中，磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的质量比为1：0.15-0.20，均为工业级，粒径为100-120目。
优选的，所述耐火助剂为二氧化钛和/或三聚磷酸铝或三聚磷酸铝改性产品；所述耐火填料为磷石膏，所述磷石膏为湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物。将CaSO4·2H2O含量大于85％的原状磷石膏在45±2℃下烘干，用球磨机粉磨到粒径为300-350目。由于磷石膏自身含有2个结晶水，在遇高温时会释放结晶水形成水雾，从而起到较好的防火作用。
优选的，所述轻质骨料由膨胀珍珠岩散料和膨胀蛭石组成，所述膨胀珍珠岩散料和膨胀蛭石的质量比为1：0.8-1.2；其中，所述膨胀珍珠岩散料的粒径为1.0-3mm，密度为100-150kg/m3，导热系数为0.062-0.070W/(m·K)；所述膨胀蛭石的粒径为0.5-1.0mm，密度为150-200kg/m3，导热系数为0.072-0.078W/(m·K)；所述耐高温纤维为玄武岩纤维，长度为3-6mm。玄武岩纤维具有较高的表面活性和亲水性，在磷酸镁胶粘剂基涂料浆体中具有较好的分散性，且制备简单成本低廉，可改善涂料硬化体的脆性，提高其韧性和抗裂性。
本发明还提供一种所述的防火型保温涂料在钢结构涂层中的应用，所述钢结构涂层的施工方法包括下述步骤：
S1、用干粉搅拌机将死烧氧化镁粉、偏高岭土和/或磨细石英粉、硼砂、十二水合磷酸氢二钠、死烧氧化铝粉和/或纳米二氧化钛搅拌混合2-3min，并密封包装作为A组份；用干粉搅拌机将磷酸二氢铵、或硼酸、三聚磷酸铝或三聚磷酸铝改性产品搅拌混合2-3min并密封包装，作为B组份；将消泡剂和碱式硫酸镁晶须混合并密封包装作为C组份；
S2、用干粉搅拌机将死烧氧化镁粉、偏高岭土、硼砂、十二水合磷酸氢二钠、纳米二氧化钛和磷石膏粉搅拌混合1-2min，并密封包装作为D组份；用干粉搅拌机将磷酸二氢铵和/或硼酸和/或三聚磷酸铝或三聚磷酸铝改性产品搅拌混合1-2min并密封包装，作为E组份；将膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和玄武岩纤维混合包装作为F组份；
S3、按照普通钢结构表面清洁处理方法对钢结构表面进行除尘、除锈、除污处理，获得表面清洁的钢结构，具体方法同现有技术(达到SA2级)，因MPC基材料对钢基材湿度不敏感，基材除锈和粗糙处理可采用湿喷砂；
S4、在处理好的钢基材上焊接镀锌铁丝拉结筋，铁丝直径0.6mm，底部铁丝间距80-100mm，侧翼铁丝间距100mm；
S5、在5-30℃，50-80％RH的自然环境条件下，将所述A和B组份干粉与适量的水(以涂料浆体达到规定要求的初始流动度为准)混合搅拌2-3min，加入C组份再混合搅拌3-5min，得到防腐底漆；
S6、将所述防腐底漆均匀喷涂(局布区域加刮涂或刷涂)到经表面清洁处理过的钢结构上，涂覆两若干次，每次涂覆厚度为0.3-0.5mm，固化时间为3-5h；
S7、在5-30℃，50-80％RH的自然环境条件下，将所述C组份和D组份按比例混合并加入适量的水搅拌2-3min，得到防火面漆；其中徐徐加入C组份，同时加入适量水，搅拌并调节浆体的稠度，得到流动度符合要求施工要求的防火涂料浆体，所制备的防火涂料的性能指标符合GB14907-2018《钢结构防火涂料》中厚型防火涂料的性能要求；
S8、将所述防火面漆均匀涂覆(喷涂、刮涂或刷涂，具体方法同现有技术)到已涂有防腐底漆的钢结构表面,每次施工厚度为8-15m，可以由施工人员自己掌握，每两次施工间隔为1-2h，直至总施工厚度达到16-45mm。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明以防腐为主、防火为辅。防腐底漆以磷酸镁胶粘剂为主成膜材料，具有快硬、低收缩、高早强以及环境适应性强的特性，所制备的涂层硬化体与钢基材附着力强、涂层结构致密且韧性好，防腐作用显著。适量死烧氧化铝粉和/或纳米二氧化钛的加入可提高涂层的耐高温性能，适量三聚磷酸铝的加入不仅可作为缓蚀组份，提高涂层的抗腐蚀能力，还可通过激发浆体的后期水化活性，提高硬化体的后期强度；适量的碱式硫酸镁晶须可改善涂料硬化体的脆性，提高其韧性和抗裂性。
此外，防火面漆采用与防腐底漆相同的主胶粘剂，新拌防火涂料浆体中的磷酸盐会与底层硬化体中未反应的死烧氧化镁发生反应，增强了防火涂层与防腐涂层的界面粘结(化学结合)。用磷石膏作为耐火填料，在遇高温时会释放结晶水形成水雾，从而起到较好的防火作用。且磷石膏会与涂料中的偏高岭土发生水化反应生成水化硅酸钙凝胶和钙矾石，提高涂层硬化体的强度和水稳定性。用膨胀珍珠岩和膨胀蛭石作填料，可降低防火涂料的干密度、提高其隔热能力；适量的玄武岩纤维可在涂层体系中形成网状将填料牢牢地束缚在一起，既增强了涂层的韧性，又起到一定的防火隔热作用。
2、本发明的钢结构涂层工艺简单，可在常温下施工和固化，对钢基材表面的处理要求可低于传统的钢基材涂料(SA2.5级)，且可以采用湿喷砂，减少了对环境的污染。以异辛丁基三乙氧基硅烷的水溶液喷涂防火涂层表面，提高涂层的防水性。通过一体化涂层施工工艺设计，加装铁丝网解决了涂料在480℃以上脱落的问题。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种钢结构涂层的施工方法，包括下述步骤：
S1、用干粉搅拌机将死烧氧化镁粉、偏高岭土、硼砂、十二水合磷酸氢二钠、纳米二氧化钛搅拌混合2min，并密封包装作为A组份；用干粉搅拌机将磷酸二氢铵、三聚磷酸铝搅拌混合2min并密封包装，作为B组份；将消泡剂和碱式硫酸镁晶须混合并密封包装作为C组份；
其中，按质量百分比计，各物料的含量如表1所示：
表1
表1中，死烧氧化镁粉的细度为220目；偏高岭土的细度为1000目；磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的粒径均为100目；硼砂的粒径为100目；三聚磷酸铝的细度为1000目。
S2、用干粉搅拌机将死烧氧化镁粉、偏高岭土、硼砂、十二水合磷酸氢二钠、纳米二氧化钛和磷石膏粉搅拌混合1min，并密封包装作为D组份；用干粉搅拌机将磷酸二氢铵搅拌混合1min并密封包装，作为E组份；将膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和玄武岩纤维混合包装作为F组份；
其中，按质量百分比计，各物料的含量如表2所示：
表2
表2中，死烧氧化镁粉的细度为220目；偏高岭土的细度为1000目；磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的粒径均为100目；硼砂的粒径为100目；二氧化钛的细度为1000目。
S3、按照普通钢结构表面清洁处理方法对钢结构表面进行除尘、除锈、除污处理，获得表面清洁的钢结构，具体方法同现有技术(达到SA2级)，因MPC基材料对钢基材湿度不敏感，基材除锈和粗糙处理可采用湿喷砂。
S4、在处理好的钢基材上焊接镀锌铁丝拉结筋，铁丝直径0.6mm，底部铁丝间距80mm，侧翼铁丝间距100mm；
S5、在5℃，50％RH的自然环境条件下，将所述A和B组份干粉与适量的水(以涂料浆体达到规定要求的初始流动度为准)混合搅拌2min，加入C组份再混合搅拌3min，得到磷酸铵镁粘剂基防腐底漆。
S6、将所述防腐底漆均匀喷涂(局布区域加刮涂或刷涂)到经表面清洁处理过的钢结构上，涂覆两次，每次涂覆厚度为0.3mm，固化时间为3h。
S7、在5℃，50％RH的自然环境条件下，将所述C组份和D组份按比例混合并加入适量的水搅拌2min，得到防火面漆；其中徐徐加入C组份，同时加入适量水，搅拌并调节浆体的稠度，得到流动度符合要求施工要求的防火面漆，所制备的防火面漆的性能指标符合GB14907-2018《钢结构防火涂料》中厚型防火涂料的性能要求。
S8、将所述防火面漆均匀涂覆(喷涂、刮涂或刷涂，具体方法同现有技术)到已涂有防腐底漆的钢结构表面,每次施工厚度为8m，可以由施工人员自己掌握，每两次施工间隔为1h，直至总施工厚度达到16mm。
S9、在已固化的涂层表面喷涂异辛丁基三乙氧基硅烷水溶液，增加涂层的表面憎水性。
实施例2
一种钢结构涂层的施工方法，包括下述步骤：
S1、用干粉搅拌机将死烧氧化镁粉、磨细石英粉、十二水合磷酸氢二钠、死烧氧化铝粉搅拌混合3min，并密封包装作为A组份；用干粉搅拌机将磷酸二氢铵、三聚磷酸铝、硼酸搅拌混合3min并密封包装，作为B组份；将消泡剂和碱式硫酸镁晶须混合并密封包装作为C组份；
其中，按质量百分比计，各物料的含量如表3所示：
表3
表3中，死烧氧化镁粉的细度为220目；磨细石英粉的细度为1000目；磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的粒径均为100目；硼酸的粒径为100目；三聚磷酸铝的细度为1000目，死烧氧化铝粉的细度为1000目。
S2、用干粉搅拌机将死烧氧化镁粉、偏高岭土、十二水合磷酸氢二钠、磷石膏粉搅拌混合2min，并密封包装作为D组份；用干粉搅拌机将磷酸二氢铵、三聚磷酸铝、硼酸搅拌混合2min并密封包装，作为E组份；将膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和玄武岩纤维混合包装作为F组份；
其中，按质量百分比计，各物料的含量如表4所示：
表4
表4中，死烧氧化镁粉的细度为220目；偏高岭土的细度为1000目；磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的粒径均为100目；硼酸的粒径为100目；三聚磷酸铝的细度为1000目。
S3、按照普通钢结构表面清洁处理方法对钢结构表面进行除尘、除锈、除污处理，获得表面清洁的钢结构，具体方法同现有技术(达到SA2级)，因MPC基材料对钢基材湿度不敏感，基材除锈和粗糙处理可采用湿喷砂。
S4、在处理好的钢基材上焊接镀锌铁丝拉结筋，铁丝直径0.6mm，底部铁丝间距100mm，侧翼铁丝间距100mm；
S5、在30℃，80％RH的自然环境条件下，将所述A和B组份干粉与适量的水(以涂料浆体达到规定要求的初始流动度为准)混合搅拌3min，加入C组份再混合搅拌5min，得到磷酸铵镁粘剂基防腐底漆。
S6、将所述防腐底漆均匀喷涂(局布区域加刮涂或刷涂)到经表面清洁处理过的钢结构上，涂覆两次，每次涂覆厚度为0.5mm，固化时间为5h。
S7、在30℃，80％RH的自然环境条件下，将所述C组份和D组份按比例混合并加入适量的水搅拌3min，得到防火面漆；其中徐徐加入C组份，同时加入适量水，搅拌并调节浆体的稠度，得到流动度符合要求施工要求的防火面漆，所制备的防火面漆的性能指标符合GB14907-2018《钢结构防火涂料》中厚型防火涂料的性能要求。
S8、将所述防火面漆均匀涂覆(喷涂、刮涂或刷涂，具体方法同现有技术)到已涂有防腐底漆的钢结构表面,每次施工厚度为15m，可以由施工人员自己掌握，每两次施工间隔为2h，直至总施工厚度达到45mm。
S9、在已固化的涂层表面喷涂异辛丁基三乙氧基硅烷水溶液，增加涂层的表面憎水性。
实施例3
一种钢结构涂层的施工方法，包括下述步骤：
S1、用干粉搅拌机将死烧氧化镁粉、偏高岭土、硼砂、十二水合磷酸氢二钠、纳米二氧化钛搅拌混合2.5min，并密封包装作为A组份；用干粉搅拌机将磷酸二氢铵、三聚磷酸铝搅拌混合2.5min并密封包装，作为B组份；将消泡剂和碱式硫酸镁晶须混合并密封包装作为C组份；
其中，按质量百分比计，各物料的含量如表5所示：
表5
表5中，死烧氧化镁粉的细度为250目；偏高岭土的细度为1000目；磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的粒径均为150目；硼砂的粒径为150目；三聚磷酸铝和二氧化钛的细度均为1000目。
S2、用干粉搅拌机将死烧氧化镁粉、偏高岭土、硼砂、十二水合磷酸氢二钠、纳米二氧化钛和磷石膏粉搅拌混合1.5min，并密封包装作为D组份；用干粉搅拌机将磷酸二氢铵搅拌混合1.5min并密封包装，作为E组份；将膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和玄武岩纤维混合包装作为F组份；
其中，按质量百分比计，各物料的含量如表6所示：
表6
表6中，死烧氧化镁粉的细度为250目；偏高岭土的细度为1000目；磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的粒径均为150目；硼砂的粒径为150目；二氧化钛的细度为1000目。
S3、按照普通钢结构表面清洁处理方法对钢结构表面进行除尘、除锈、除污处理，获得表面清洁的钢结构，具体方法同现有技术(达到SA2级)，因MPC基材料对钢基材湿度不敏感，基材除锈和粗糙处理可采用湿喷砂。
S4、在处理好的钢基材上焊接镀锌铁丝拉结筋，铁丝直径0.6mm，底部铁丝间距90mm，侧翼铁丝间距100mm；
S5、在25℃，75％RH的自然环境条件下，将所述A和B组份干粉与适量的水(以涂料浆体达到规定要求的初始流动度为准)混合搅拌2.5min，加入C组份再混合搅拌3-5min，得到磷酸铵镁粘剂基防腐底漆。
S6、将所述防腐底漆均匀喷涂(局布区域加刮涂或刷涂)到经表面清洁处理过的钢结构上，涂覆两次，每次涂覆厚度为0.4mm，固化时间为4h。
S7、在20℃，60％RH的自然环境条件下，将所述C组份和D组份按比例混合并加入适量的水搅拌2.5min，得到防火面漆；其中徐徐加入C组份，同时加入适量水，搅拌并调节浆体的稠度，得到流动度符合要求施工要求的防火面漆，所制备的防火面漆的性能指标符合GB14907-2018《钢结构防火涂料》中厚型防火涂料的性能要求。
S8、将所述防火面漆均匀涂覆(喷涂、刮涂或刷涂，具体方法同现有技术)到已涂有防腐底漆的钢结构表面,每次施工厚度为10m，可以由施工人员自己掌握，每两次施工间隔为1.5h，直至总施工厚度达到30mm。
S9、在已固化的涂层表面喷涂异辛丁基三乙氧基硅烷水溶液，增加涂层的表面憎水性。
试验例
对实施例1-3施工过程得到的防腐底漆涂层硬化体和防火面漆涂层硬化体分别进行性能测试，测试结果如表7和表8所示。
表7各实施例防腐底漆涂层硬化体的力学性能和耐腐蚀性能
表7中，参考1的防腐涂料由磷酸镁胶粘剂、缓凝剂和消泡剂混合而成，各组份的质量比为90：8：2，共计100，其中磷酸镁胶粘剂由碱组份(死烧氧化镁和偏高岭土，其中死烧氧化镁和偏高岭土的质量比为4：1)和酸组份磷酸二氢铵组成，碱组份和酸组份的质量比为3：1。
参考2的防腐涂料由磷酸镁胶粘剂、缓凝剂、缓蚀增强组分和消泡剂混合而成，各组份的质量比为86：7：5.5：1.5，共计100，其中磷酸镁胶粘剂由碱组份(死烧氧化镁和偏高岭土，其中死烧氧化镁和偏高岭土的质量比为4：1)和酸组份磷酸二氢铵组成，碱组份和酸组份的质量比为3：1。上述涂料各组份的细度同实施例1，按实施例1方法制备防腐涂料浆体。
参考3为250μm厚的富锌环氧涂层底漆。
由表7可知，本发明实施例1-3制得的防腐底漆，其极化曲线中极化电阻的初始值均略高于参考3(富锌环氧涂层底漆)。盐雾试验结果也表明实施例1-3在无应力状态和有应力状态的防腐能力均明显优于参考3。将参考1和参考2比较，参考2涂层样品的初始极化电阻和盐溶液浸泡28d的极化电阻明显高于参考1，证实了三聚磷酸铝的缓蚀作用。将实施例1-3与参考2比较，实施例1-3样品的初始极化电阻和盐溶液浸泡28d的极化电阻均高于参考2样品，表明碱式硫酸镁晶须的加入可提高涂料样品的抗腐蚀能力。承受25MPa应力作用的样品的盐雾试验结果表明，碱式硫酸镁晶须有较好的增韧作用，可改善涂层与钢基材的协同受力能力。
表8各实施例防火面漆涂层硬化体的力学性能和耐火性能
表8中，参考4的防火涂料由磷酸镁胶粘剂、缓凝剂、耐火助剂、轻质耐火骨料和耐高温纤维组成，各组份的质量比为74：4.5：1.0：20：0.5，其中磷酸镁胶粘剂由碱组份(死烧氧化镁和偏高岭土、质量比为4：1)和酸组份复合磷酸盐(磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠，质量比为0.17)组成，碱组份与酸组份的质量比为2.6：1。所有组成材料的性能参数同实施例1。
参考5的防火涂料由磷酸镁胶粘剂、缓凝剂、耐火助剂、耐火填料和轻质耐火骨料组成，各组份的质量比为66：4.0：1.0：9.0：20，其中，磷酸镁胶粘剂由碱组份(死烧氧化镁和偏高岭土、质量比为4：1)和酸组份复合磷酸盐(磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠、质量比为0.16)组成，碱组份与酸组份的质量比为2.5：1。所有组成材料的性能参数同实施例1。
由表8可知，本发明实施例1-3制得的防火面漆，其基本性能均满足标准GB14907-2018《钢结构防火涂料》中厚型防火涂料的技术指标要求。将参考4和实施例1比较，参考4中由磷酸镁胶粘剂等量替代耐火填料，虽然涂料硬化体的粘结强度和抗压强度明显增加，但涂层的干密度也明显增加且超标，涂层的耐火极限明显降低且未达标。表明耐火填料氟石膏可显著降低防火涂料硬化体的干密度和提高涂层的耐火极限。将参考5和实施例1比较，参考5中少了耐火纤维组份，涂层的粘结强度、抗压强度和耐火极限均降低，且耐火极限未达标。表明耐火纤维可提高涂层的耐火极限。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防火型保温涂料，其特征在于，其包括防腐底漆和防火面漆；
其中，按质量百分比计，
所述防腐底漆包括：第一磷酸镁胶粘剂85-92%、缓凝剂3-6%、缓蚀增强剂3-5%、消泡剂0.5-1.5%、耐高温助剂0.8-1.5%、耐高温增韧剂0.5-1.5%；
所述防火面漆包括：第二磷酸镁胶粘剂60-70%、缓凝剂2.0-6.0%、耐火助剂0.8-1.5%、耐火填料8-12%、轻质骨料16-24%、耐高温纤维0.5-1.0%。
2.如权利要求1所述的防火型保温涂料，其特征在于，所述第一磷酸镁胶粘剂由第一碱组份、耐高温填料和第一酸组份组成，所述第一碱组份包括死烧氧化镁，所述耐高温填料为偏高岭土和/或磨细石英粉，所述第一酸组份包括复合磷酸盐，所述复合磷酸盐为磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠；所述第一碱组份与第一酸组份的质量比为2.5-3.0：1；
所述第一碱组份中，死烧氧化镁占第一碱组份的80-90%，耐高温填料占总组份的10-20%；死烧氧化镁为菱镁矿经大于1300℃高温煅烧和粉磨得到，其中MgO含量为88-92%，细度为200-300目；
所述耐高温填料中，偏高岭土为经800℃以上高温煅烧和粉磨得到，细度为1000-1500目；所述磨细石英粉中二氧化硅的质量含量95-99%，所述磨细石英粉的粒径为270-300μm；
所述第一酸组份中，磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的质量比为1：0.15-0.20，均为工业级，粒径均为100-120目。
3.如权利要求1或2所述的防火型保温涂料，其特征在于，所述缓凝剂为硼砂和/或硼酸，晶体粉末状，粒径为100-150目，工业级。
4.如权利要求1或2所述的防火型保温涂料，其特征在于，所述缓蚀增强剂为三聚磷酸铝或三聚磷酸铝改性产品，优品级，细度为800-1250目，pH值为5.5-7。
5.如权利要求1或2所述的防火型保温涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷固体粉末；所述耐高温助剂为死烧氧化铝粉和/或纳米二氧化钛，所述死烧氧化铝粉中三氧化二铝的含量为95-99%，所述死烧氧化铝粉的粒径为380-500μm。
6.如权利要求1或2所述的防火型保温涂料，其特征在于，所述耐高温增韧剂为碱式硫酸镁晶须，为针状单晶体，直径D＜1.0μm，平均长度L为10-60μm，长径比L/D＞30，pH 值为9-9.5。
7.如权利要求1或2所述的防火型保温涂料，其特征在于，所述第二磷酸镁胶粘剂包括第二碱组份和第二酸组份，所述第二碱组份包括死烧氧化镁和偏高岭土，所述第二酸组份包括复合磷酸盐，所述复合磷酸盐为磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠；所述第二碱组份与第二酸组份的质量比为2.2-2.8：1；
所述第二碱组份中，死烧氧化镁占第二碱组份的80-90%，偏高岭土占第二碱组份的10-20%；死烧氧化镁为菱镁矿经大于1300℃高温煅烧和粉磨得到，其中MgO含量为88-92%，细度为200-300目；
所述第二酸组份中，磷酸二氢铵和十二水合磷酸氢二钠的质量比为1：0.15-0.20，均为工业级，粒径为100-120目。
8.如权利要求1或2所述的防火型保温涂料，其特征在于，所述耐火助剂为二氧化钛和/或三聚磷酸铝或三聚磷酸铝改性产品；所述耐火填料为磷石膏，所述磷石膏为湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物。
9.如权利要求1或2所述的防火型保温涂料，其特征在于，所述轻质骨料由膨胀珍珠岩散料和膨胀蛭石组成，所述膨胀珍珠岩散料和膨胀蛭石的质量比为1：0.8-1.2；其中，所述膨胀珍珠岩散料的粒径为1.0-3mm，密度为100-150kg/m3，导热系数为0.062-0.070W/(m·K)；所述膨胀蛭石的粒径为0.5-1.0mm，密度为150-200kg/m3，导热系数为0.072-0.078W/(m·K)；所述耐高温纤维为玄武岩纤维，长度为3-6mm。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述的防火型保温涂料在钢结构涂层中的应用，其特征在于，所述钢结构涂层的施工方法包括下述步骤：
S1、将死烧氧化镁粉、偏高岭土和/或磨细石英粉、硼砂、十二水合磷酸氢二钠、死烧氧化铝粉和/或纳米二氧化钛搅拌混合2-3min，并密封包装作为A组份；将磷酸二氢铵、或硼酸、三聚磷酸铝或三聚磷酸铝改性产品搅拌混合2-3min并密封包装，作为B组份；将消泡剂和碱式硫酸镁晶须混合并密封包装作为C组份；
S2、将死烧氧化镁粉、偏高岭土、硼砂、十二水合磷酸氢二钠、纳米二氧化钛和磷石膏粉搅拌混合1-2min，并密封包装作为D组份；将磷酸二氢铵和/或硼酸和/或三聚磷酸铝或三聚磷酸铝改性产品搅拌混合1-2min并密封包装，作为E组份；将膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和玄武岩纤维混合包装作为F组份；
S3、按照普通钢结构表面清洁处理方法对钢结构表面进行除尘、除锈、除污处理，获得表面清洁的钢结构；
S4、在处理好的钢基材上焊接镀锌铁丝拉结筋；
S5、在5-30℃，50-80%RH的自然环境条件下，将所述A和B组份与适量的水混合搅拌2-3min，加入C组份再混合搅拌3-5min，得到防腐底漆；
S6、将所述防腐底漆均匀喷涂到经表面清洁处理过的钢结构上，涂覆若干次，每次涂覆厚度为0.3-0.5mm，固化时间为3-5h；
S7、在5-30℃，50-80%RH的自然环境条件下，将所述C组份和D组份按比例混合并加入适量的水搅拌2-3min，得到防火面漆；
S8、将所述防火面漆均匀涂覆到已涂有防腐底漆的钢结构表面,每次施工厚度为8-15m，每两次施工间隔为1-2h，直至总施工厚度达到16-45mm。
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