一种钢结构用阻燃高分子防火涂料及其制备方法与流程

本发明涉及防火材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种钢结构用阻燃高分子防火涂料及其制备方法。

背景技术：

防火涂料是用于可燃性基材表面，能够降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种涂料。防火涂料涂覆在基材表面，除具有阻燃作用外，还具有防锈、防水、防腐、耐磨、耐热以及涂层坚韧性、着色性、黏附性、易干性和一定的光泽等性能。

钢材虽然不燃，但是具有耐热不耐高温的特性，易导热，钢结构受热可造成以下两方面的危害：一是因为钢材的热膨胀系数高，高温时易造成结构的变形或构件伸长，当钢材两侧受热不均时易引起构件弯曲；二是钢材的力学性能，如屈服应力、弹性模量等，随温度的升高而逐渐降低，当达到临界温度时，钢结构将失去支撑能力，造成建筑物坍塌等事故。特别的指出，目前的消防云梯最大高度仅为100m，这对高层建筑火灾的灭火和救援工作造成很大的局限性。

但是当前的钢结构防火涂料的质量参差不齐，普遍存在防火性能差、膨胀倍率低、膨胀层结构强度低、耐水性差等问题。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种钢结构用阻燃高分子防火涂料及其制备方法，通过利用溴碳酚醛环氧树脂增强防火涂料的阻燃性能的同时，又增强了与其它涂料组分的相容性，使得该防火涂料具有很好的分散性，并利用硼酸锌作为阻燃抑烟协调剂来增强聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺阻燃体系的阻燃性能和抑烟性能，又辅以羟基磷灰石来进一步提高该防火涂料阻燃和抑烟的综合效果，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢结构用阻燃高分子防火涂料，制备原料按重量份数计包括以下组分：改性聚氨酯10-20份、羟基磷灰石2-5份、溴碳酚醛环氧树脂15-30份、甲基丙烯酸甲酯8-15份、硼酸锌适量、流平剂1-3份、成碳发泡剂3-5份、成膜助剂0.5-1份、适量外交联剂以及足量的干燥氮气、膨胀阻燃体系1份。

在一个优选地实施方式中，上述改性聚氨酯的制备原料及重量份分别为聚醚二醇5份、蓖麻油1.5份、异佛尔酮二异氰酸酯7份、二月桂酸二丁基锡6份、二羟甲基丙酸0.3份、环氧树脂份0.4份、三羟甲基丙烷0.15份、三乙胺0.1份、乙二胺0.1份以及适量引发剂。

在一个优选地实施方式中，上述溴碳酚醛环氧树脂的制备原料包括有溴苯酚、甲醛、浓度为10％的氢氧化钠以及环氧氯丙烷。

在一个优选地实施方式中，上述成碳发泡剂为大分子三嗪类衍生物成碳发泡剂，填料为钛白粉、外交联剂为氮丙啶。

在一个优选地实施方式中，上述膨胀阻燃体系的制备原料由纯丙乳液、聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺和钛白粉构建而成。

本发明还提供了一种钢结构用阻燃高分子防火涂料的制备方法，具体包括如下操作步骤：

步骤一：改性聚氨酯的制备：

(1)将脱水过的聚醚二醇、蓖麻油、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡加入到充满干燥氮气的容器内，混匀后用二正丁胺滴定法测定体系的异氰酸酯基值至其接近理论值，然后滴加1,4-丁二醇，保温1h，待异氰酸酯基达到理论值后，加入二羟甲基丙酸、环氧树脂和三羟甲基丙烷，反应至异氰酸酯基达到规定值，然后降温加入甲基丙烯酸甲酯得到聚氨酯/甲基丙烯酸甲酯预聚物；

(2)将步骤一中的预聚物用三乙胺中和后在55-55℃温水中乳化，然后用乙二胺扩链得到聚氨酯/甲基丙烯酸甲酯乳液，并加热升温至75℃，并在3h内均匀滴加引发剂溶液，滴加完成后保温1-2h测试甲基丙烯酸甲酯的转化率至保持不变，然后降温出料，用200目筛网进行过滤，所得到的滤液即为改性聚氨酯乳液，备用；

步骤二：溴碳酚醛环氧树脂的制备：采用溴苯酚和甲醛为原料，以氢氧化钠为催化剂，在一定条件下反应生成溴碳酚醛树脂，再用环氧氯丙烷溶解已经生成的溴碳酚醛树脂，并继续用氢氧化钠作为催化剂，成分反应后得到溴碳酚醛环氧树脂，备用；

步骤三：膨胀阻燃体系的改性处理：以纯丙乳液为基体，以聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺按11:4:6的比例构建膨胀阻燃体系，同时加入钛白粉作为高温填料，并加入硼酸锌作为阻燃抑烟协调剂，充分混匀后静置2h，备用；

步骤四：配制涂料：将步骤一、二、三中的物料在一定转速下置于同一容器内充分混合均匀，并依次加入配方量的羟基磷灰石、流平剂、成膜助剂、成碳发泡剂和外交联剂，再加入增稠剂调黏度到合适值，搅拌均匀，得到的涂料即为目标产物。

在一个优选地实施方式中，上述步骤三中，硼酸锌的用量为整个膨胀阻燃体系的1-3％。

在一个优选地实施方式中，上述步骤四中，外交联剂的用量为混合物总量的3-5％。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过利用溴碳酚醛环氧树脂来作为防火涂料中的基体之一，在增强增强防火涂料的阻燃性能的同时，又增强了与其它涂料组分的相容性，防止了涂料组份随时间的延长而减少，从而延长防火涂料的有效性，还能使得该防火涂料具有很好的分散性，不易聚团，并利用硼酸锌作为阻燃抑烟协调剂来增强聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺阻燃体系的阻燃性能和抑烟性能，又辅以羟基磷灰石来进一步提高该防火涂料阻燃和抑烟的综合效果，与此同时，成碳发泡剂辅以改性处理的改性聚氨酯乳液能够提高该防火涂料的耐水性。

具体实施方式

现在将结合本发明的实施例更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

实施例1

本发明提供了一种钢结构用阻燃高分子防火涂料，制备原料按重量份数计包括以下组分：改性聚氨酯10份、羟基磷灰石2份、溴碳酚醛环氧树脂15份、甲基丙烯酸甲酯8份、硼酸锌适量、流平剂1份、成碳发泡剂3份、成膜助剂0.5份、适量外交联剂以及足量的干燥氮气、膨胀阻燃体系1份。

进一步的，上述改性聚氨酯的制备原料及重量份分别为聚醚二醇5份、蓖麻油1.5份、异佛尔酮二异氰酸酯7份、二月桂酸二丁基锡6份、二羟甲基丙酸0.3份、环氧树脂份0.4份、三羟甲基丙烷0.15份、三乙胺0.1份、乙二胺0.1份以及适量引发剂。

进一步的，上述溴碳酚醛环氧树脂的制备原料包括有溴苯酚、甲醛、浓度为10％的氢氧化钠以及环氧氯丙烷。

进一步的，上述成碳发泡剂为大分子三嗪类衍生物成碳发泡剂，填料为钛白粉、外交联剂为氮丙啶。

进一步的，上述膨胀阻燃体系的制备原料由纯丙乳液、聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺和钛白粉构建而成。

本发明还提供了一种钢结构用阻燃高分子防火涂料的制备方法，具体包括如下操作步骤：

步骤一：改性聚氨酯的制备：

(1)将脱水过的聚醚二醇、蓖麻油、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡加入到充满干燥氮气的容器内，混匀后用二正丁胺滴定法测定体系的异氰酸酯基值至其接近理论值，然后滴加1,4-丁二醇，保温1h，待异氰酸酯基达到理论值后，加入二羟甲基丙酸、环氧树脂和三羟甲基丙烷，反应至异氰酸酯基达到规定值，然后降温加入甲基丙烯酸甲酯得到聚氨酯/甲基丙烯酸甲酯预聚物；

(2)将步骤一中的预聚物用三乙胺中和后在55-55℃温水中乳化，然后用乙二胺扩链得到聚氨酯/甲基丙烯酸甲酯乳液，并加热升温至75℃，并在3h内均匀滴加引发剂溶液，滴加完成后保温1-2h测试甲基丙烯酸甲酯的转化率至保持不变，然后降温出料，用200目筛网进行过滤，所得到的滤液即为改性聚氨酯乳液，备用；

步骤二：溴碳酚醛环氧树脂的制备：采用溴苯酚和甲醛为原料，以氢氧化钠为催化剂，在一定条件下反应生成溴碳酚醛树脂，再用环氧氯丙烷溶解已经生成的溴碳酚醛树脂，并继续用氢氧化钠作为催化剂，成分反应后得到溴碳酚醛环氧树脂，备用；

步骤三：膨胀阻燃体系的改性处理：以纯丙乳液为基体，以聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺按11:4:6的比例构建膨胀阻燃体系，同时加入钛白粉作为高温填料，并加入占整个膨胀阻燃体系的1-3％的硼酸锌作为阻燃抑烟协调剂，充分混匀后静置2h，备用；

步骤四：配制涂料：将步骤一、二、三中的物料在一定转速下置于同一容器内充分混合均匀，并依次加入配方量的羟基磷灰石、流平剂、成膜助剂、成碳发泡剂和外交联剂，再加入增稠剂调黏度到合适值，搅拌均匀，得到的涂料即为目标产物，其中，外交联剂的用量为混合物总量的3-5％。

实施例2

与实施例1不同的是，本发明提供了一种钢结构用阻燃高分子防火涂料，制备原料按重量份数计包括以下组分：改性聚氨酯15份、羟基磷灰石3份、溴碳酚醛环氧树脂25份、甲基丙烯酸甲酯12份、硼酸锌适量、流平剂2份、成碳发泡剂4份、成膜助剂0.8份、适量外交联剂以及足量的干燥氮气、膨胀阻燃体系1份。

实施例3

与实施例1和实施例2均不同的是，本发明提供了一种钢结构用阻燃高分子防火涂料，制备原料按重量份数计包括以下组分：改性聚氨酯20份、羟基磷灰石5份、溴碳酚醛环氧树脂30份、甲基丙烯酸甲酯15份、硼酸锌适量、流平剂3份、成碳发泡剂5份、成膜助剂1份、适量外交联剂以及足量的干燥氮气、膨胀阻燃体系1份。

对比实施例1-3，对其生产出来的阻燃高分子防火涂料的钢结构强度受影响时间、火灾过程中产生的烟密度等级以及防火涂料的黏度进行测定，并将其与现有技术中的阻燃高分子防火涂料使用过程中的性能进行对比，具体参见下表：

根据表中数据对比可知：采用本发明的制备方法及原料配方所制备出来的阻燃高分子防火涂料较现有的防火涂料而言，具有很好的分散性，不易聚团，黏度大，耐热性强，耐水性能高，抑烟效果好。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述实施例和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

最后应说明的是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除