一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法

本发明属于水性防火涂料，具体涉及一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法。

背景技术：

1、防火涂料，又称阻燃涂料，是一种涂覆在可燃性基材表面，出现明火时，通过自身的作用，对基材起到延缓燃烧的效果。钢结构的强度高自重轻的特点，受到了建筑者的青睐，而其耐火性差，火灾中15分钟左右，即可上升到800℃左右，远远超过了钢结构的自身临界温度(540℃)，对人们的生命财产安全造成了严重威胁。

2、因此，研究制备环保、高效、可持续的钢结构防火涂料具有重要的意义。防火涂料按照特性分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料。后者施工复杂、效果差，逐渐被淘汰。膨胀型防火涂料通过自身的物理化学变化，延缓钢材的传热速度，延缓强度减弱的时间，以至于给人逃生的机会。

3、中国专利cn2021103638103提供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。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。同时，遇火膨胀发泡倍数高，形成封闭结构的蜂窝状炭层，提升了阻燃性能。

4、但该申请中，采用的是有机溶剂，燃烧时产生大量的有害气体，因此，目前对环境友好的水性防火涂料的研究较少。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法。

2、本发明的技术方案是：一种环境友好型钢结构水性防火涂料，所述水性防火涂料的组分及各组分的份数如下：

3、基体乳液 20-40份

4、聚磷酸铵 10-27份

5、三聚氰胺 5-18份

6、双季戊四醇 5-13份

7、增强填料 1-4份

8、氢氧化铝 9-12份

9、二氧化钛 5份

10、助剂 0.5-1.5份

11、蒸馏水 10-20份。

12、更进一步的，所述基体乳液为硅丙乳液和纯丙乳液的混合液，硅丙乳液和纯丙乳液的比例为2:1。

13、更进一步的，所述助剂为分散剂、流平剂、消泡剂和纤维素，助剂的份数为0.5-1.5份。

14、更进一步的，所述三聚氰胺、双季戊四醇、聚磷酸铵组成膨胀型阻燃剂。

15、一种环境友好型钢结构水性防火涂料的其制备方法，包括以下步骤：

16、a.对固体材料进行分批过目筛选；

17、b.加入蒸馏水和助剂中的分散剂即六偏磷酸钠进行搅拌，得到分散液；

18、c.在得到的分散液中加入称量好的增强填料、氢氧化铝和二氧化钛；

19、d.向混合溶液中加入助剂中的消泡剂，并进行搅拌；

20、e.继续加入膨胀型阻燃剂中的三聚氰胺和双季戊四醇，并进行搅拌，得到第一混合物；

21、f.对硅丙乳液、纯丙乳液进行搅拌混合，得到混合乳液；

22、g.将混合乳液分份分次的加入到第一混合物中，并伴随加入聚磷酸铵，得到第二混合物；

23、h.将助剂中的流平剂和纤维素，加入到第二混合物，搅拌得到水性防火涂料。

24、更进一步的，步骤b加入蒸馏水和分散剂进行搅拌，得到分散液，具体过程如下：

25、首先，在烧杯中加入10-20份蒸馏水；

26、然后，将0.075份的分散剂即六偏磷酸钠放入烧杯内的蒸馏水中；

27、最后，在搅拌速度600r/min的水浴锅中搅拌。

28、更进一步的，步骤c在得到的分散液中加入称量好的增强填料、氢氧化铝和二氧化钛，具体过程如下：

29、首先，向分散液中加入1-4份增强填料和9-12份氢氧化铝和5份二氧化钛；

30、然后，添加增强填料和氢氧化铝和二氧化钛的过程中，边搅拌边添加；

31、更进一步的，步骤e继续加入膨胀型阻燃剂中的三聚氰胺和双季戊四醇，并进行搅拌，得到第一混合物，具体过程如下：

32、首先，向加入助剂后的混合液中加入膨胀型阻燃剂中的三聚氰胺和双季戊四醇，按照溶解度由低到高的顺序加入

33、然后，加入5-18份三聚氰胺；

34、再后，加入5-13份双季戊四醇；

35、再后，上述过程边搅拌边用钥匙加入；

36、最后，在搅拌速度为500r/min的条件下持续转动15分钟，得到第一混合物。

37、更进一步的，步骤f对硅丙乳液、纯丙乳液进行搅拌混合，得到混合乳液，具体过程如下：

38、首先，将硅丙乳液和纯丙乳液以2:1的比例同时倒入烧杯中；

39、然后，用玻璃棒持续搅拌，以至混合均匀，得到20-40份混合乳液。

40、更进一步的，步骤g将混合乳液分份分次的加入到第一混合物中，并及时加入聚磷酸铵，得到第二混合物，具体过程如下：

41、首先，将混合乳液的一半倒入第一混合物中；

42、然后，缓慢少量的加入聚磷酸铵；

43、再后，当出现黏稠凝结状态时，加蒸馏水，直到整体呈现流动状态；

44、再后，将剩余混合乳液倒入；

45、再后，将剩余的聚磷酸铵缓慢的加入；

46、最后，步骤g中的搅拌速度为500r/min，得到第二混合物。

47、本发明的有益效果如下：

48、本发明采用蒸馏水为溶剂，相对于有机溶剂的防火涂料来说，更具备环保性能，具有环保、可持续的优点。

49、本发明的防火涂料在800-1200℃的燃烧温度下，燃烧20分钟，钢板的背面温度仅达到200℃左右，具有达到较好的阻燃效果。

技术特征：

1.一种环境友好型钢结构水性防火涂料，其特征在于：所述水性防火涂料的组分及各组分的份数如下：

2.根据权利要求1所述的一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法，其特征在于：所述基体乳液为硅丙乳液和纯丙乳液的混合液，硅丙乳液和纯丙乳液的比例为2:1。

3.根据权利要求1所述的一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法，其特征在于：所述助剂为流平剂、消泡剂、分散剂和纤维素。

4.根据权利要求1所述的一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法，其特征在于：所述三聚氰胺、双季戊四醇、聚磷酸铵组成膨胀型阻燃剂。

5.一种环境友好型钢结构水性防火涂料的其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法，其特征在于：步骤b加入蒸馏水和助剂中的分散剂即六偏磷酸钠进行搅拌，得到分散液，具体过程如下：

7.根据权利要求1所述的一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法，其特征在于：步骤c在得到的分散液中加入称量好的增强填料、氢氧化铝和二氧化钛，具体过程如下：

8.根据权利要求1所述的一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法，其特征在于：步骤f对硅丙乳液、纯丙乳液进行搅拌混合，得到混合乳液，具体过程如下：

9.根据权利要求1所述的一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法，其特征在于：步骤g将混合乳液分份分次的加入到第一混合物中，并及时加入聚磷酸铵，得到第二混合物，具体过程如下：

技术总结本发明公开了一种环境友好型钢结构水性防火涂料及其制备方法，防火涂料组分及各组分的份数如下：基体乳液20‑40份；聚磷酸铵10‑27份；三聚氰胺5‑18份；双季戊四醇5‑13份；增强填料1‑4份；氢氧化铝9‑12份；二氧化钛5份；助剂0.5‑1.5份；蒸馏水10‑20份；其制备方法，包括以下步骤：固体材料过目筛选；在蒸馏水中加入分散剂进行搅拌；加入增强填料和氢氧化铝和二氧化钛；加入消泡剂并搅拌；加入膨胀型阻燃剂中的三聚氰胺和双季戊四醇，搅拌得到第一混合物；将基体乳液分次加入到第一混合物中；在这过程中，伴随加入聚磷酸铵，随后得到第二混合物；最后将助剂流平剂和纤维素加入到第二混合物，搅拌得到水性防火涂料。本发明具有环保、可持续的优点，具有更好的阻燃效果。技术研发人员：阎杰,王丽君,左军鹏,谢军,庄永程,杨博,李敬如,王晓雨,梁重阳,冯龙辉,张浩然,王啸天,邢国斌,于旭涛受保护的技术使用者：河北建筑工程学院技术研发日：技术公布日：2024/5/29