本發(fā)明涉及涂料制造領(lǐng)域，具體涉及一種防火涂料。
背景技術(shù)：
：當(dāng)火場(chǎng)溫度超過(guò)540℃時(shí)，鋼材的力學(xué)性能會(huì)急劇降低，裸露鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限只有15分鐘，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)采取適宜的防護(hù)措施延長(zhǎng)耐火極限是十分必要的。防護(hù)措施的原理為隔絕熱量。常用的保護(hù)措施有以下幾種：對(duì)高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)包覆混凝土；鋼結(jié)構(gòu)表面纏繞防火纖維織物或者粘貼防火隔板；在鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷防火涂料。包覆混凝土、纏繞防火纖維織物和粘貼防火隔板，都會(huì)增加鋼結(jié)構(gòu)的自重、影響鋼結(jié)構(gòu)的外觀、降低了鋼結(jié)構(gòu)的承重負(fù)荷。鋼結(jié)構(gòu)以其較高的強(qiáng)度、優(yōu)良的韌性和抗震性，受到建筑行業(yè)的青睞，在鋼結(jié)構(gòu)表面涂覆防火涂料是提高鋼結(jié)構(gòu)耐火性能最好的方法之一，防火涂料具有涂層薄、用量少的特點(diǎn)，同時(shí)具有較好的膨脹防火隔熱效果。防火涂料的主要成分有基體樹(shù)脂、阻燃膨脹體系、填料、助劑，各成分之間以及膨脹阻燃體系內(nèi)各組分之間協(xié)同一致作用，才會(huì)形成較好的膨脹炭層，達(dá)到隔熱防火的目的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種防火涂料，以解決上述
背景技術(shù)：
中提到的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種防火涂料，其原料組成包含丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂、丁酮、無(wú)機(jī)填料和阻燃混合物，所述的阻燃混合物由聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺組成；所述的無(wú)機(jī)填料為tio2與可膨脹石墨中的任意一種。防火涂料中起主要作用的就是由聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺組成組成的阻燃混合物，鋼結(jié)構(gòu)受熱時(shí)聚磷酸銨分解釋放出磷酸和偏磷酸，無(wú)機(jī)酸會(huì)與季戊四醇上的羥基反應(yīng)脫水形成磷酸季戊四醇酯，此時(shí)體系熔融變軟，在三聚氰胺釋放出的大量nh3氣體的作用下，體系膨脹并形成多孔的炭層，涂料中的無(wú)機(jī)填料分散在膨脹炭層里，對(duì)炭骨架起到支撐的作用，提高了炭層的強(qiáng)度。阻燃混合物是防火涂料的重要組成部分，它們賦予涂料膨脹性能和隔熱防火性能。優(yōu)選的，所述的丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂與阻燃混合物的重量比為1:2。丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂與阻燃混合物不同配比具有不同粘度，丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂與阻燃混合物的重量比>1：2時(shí)，由于體系粘度的降低而導(dǎo)致涂層發(fā)生垂流，膨脹倍率迅速下降；當(dāng)樹(shù)脂：丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂與阻燃混合物的重量比<1：2時(shí)，過(guò)量的阻燃劑的存在增大了涂料粘度，不易發(fā)泡，膨脹倍率以及耐火極限會(huì)有所下降。丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂與阻燃混合物的重量比為1：2時(shí)，最有利于提高體系膨脹倍率。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的阻燃混合物各組分的重量百分比如下：聚磷酸銨55.6％；季戊四醇22.2％；三聚氰胺22.2％。此時(shí)涂料的耐火極限最高，最有利于提高體系膨脹倍率。優(yōu)選的，所述的聚磷酸銨與季戊四醇的重量比為3:1。聚磷酸銨與季戊四醇混合物在180℃時(shí)發(fā)生協(xié)效反應(yīng)，生成磷酸酯，比聚磷酸銨與季戊四醇各自的熱分解溫度低，磷酸酯在320攝氏度后繼續(xù)脫水環(huán)化，形成的產(chǎn)物具有泡孔結(jié)構(gòu)，600攝氏度以后環(huán)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步形成石墨狀炭層結(jié)構(gòu)；當(dāng)聚磷酸銨與季戊四醇的重量比為3:1時(shí)，協(xié)效作用最大、800攝氏度時(shí)剩余的碳量越多，越有利于隔熱。優(yōu)選的，每100重量等分的丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂內(nèi)添加有2重量等分有機(jī)硅樹(shù)脂。明使用有機(jī)硅樹(shù)脂對(duì)丙烯酸樹(shù)脂改性，由于其主鏈上含有較多的有機(jī)憎水基團(tuán)，當(dāng)樹(shù)脂中添加2％的有機(jī)硅樹(shù)脂時(shí)，可以提高涂料的耐酸堿性。當(dāng)丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂的玻璃化溫度較高時(shí)，隨著溫度升高，丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂沒(méi)有完全熔融，涂層中的磷酸脫除季戊四醇中的羥基形成的酯在三聚氰胺分解釋放氣體的作用下無(wú)法很好的發(fā)泡膨脹；當(dāng)丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂的玻璃化溫度較低時(shí)，在涂層中磷酸脫除季戊四醇中的羥基形成的酯之前樹(shù)脂已經(jīng)熔融變軟，導(dǎo)致涂層垂流，膨脹不均勻，不能較好的隔絕熱量。優(yōu)選的，選用玻璃化溫度在于65℃～80℃之間的丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂品種。可以保證體系良好膨脹且隔熱性能良好。優(yōu)選的，所述的無(wú)機(jī)填料選用tio2，所述的tio2占丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂與阻燃混合物總重的3.1％～12％。。高溫時(shí)tio2可以與聚磷酸銨反應(yīng)生成白色的無(wú)機(jī)鹽焦磷酸鈦，并分布在膨脹炭層的表面，起到保護(hù)內(nèi)部碳質(zhì)層的作用，當(dāng)tio2達(dá)到或超過(guò)丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂與阻燃混合物總重的3.1％時(shí)，可以顯著提高碳層的強(qiáng)度；tio2的含量對(duì)涂料耐火極限影響較大，隨著tio2添加量的增加，涂料的耐火極限先有所上升，然后又快速下降，這是因?yàn)樘砑舆m量的tio2后，app與tio2會(huì)形成焦磷酸鈦等無(wú)機(jī)鹽，提高了膨脹炭層的骨架強(qiáng)度，而且也會(huì)提高膨脹炭層與基材的附著力。但是添加過(guò)量的tio2會(huì)使涂層熔融時(shí)的粘度變大，從而削弱了炭層膨脹的能力。當(dāng)tio2超過(guò)丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂與阻燃混合物總重的12％時(shí)，炭層膨脹的能力急速下降。優(yōu)選的，所述的無(wú)機(jī)填料選用可膨脹石墨，所述的可膨脹石墨占涂料總重的0.5％～1.0％。將可膨脹石墨用于膨脹型防火涂料中正是利用了可以快速膨脹的特性，即可膨脹石墨在防火涂料中起到物理膨脹劑的作用，此外可膨脹石墨受熱膨脹后會(huì)形成蠕蟲(chóng)狀的產(chǎn)物，分散在膨脹炭層間，能夠提高炭層的整體強(qiáng)度。當(dāng)可膨脹石墨的添加量小于1.0％時(shí)，膨脹炭層的導(dǎo)熱率迅速增加，這就是因?yàn)榭膳蛎浭蛎浐笞陨砭哂休^高的導(dǎo)熱能力，從而提升了膨脹炭層的導(dǎo)熱系數(shù)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。實(shí)施例1：一種防火涂料，其配制及性能檢測(cè)步驟如下：(1)首先在丁酮內(nèi)放入聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料a；(2)在漿料a內(nèi)放入無(wú)機(jī)填料，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料b；(3)在漿料b內(nèi)放入丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂機(jī)械攪拌并分散60分鐘制得目標(biāo)涂料。(4)將配制好的防火涂料逐層的刮涂在試片表面，每次間隔3h，直至涂層膜厚度到達(dá)1.0mm；(5)室溫條件下養(yǎng)護(hù)七天后測(cè)試。(6)測(cè)試項(xiàng)目：a)采用gb14907.2002中規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的測(cè)試方法測(cè)量涂料的耐火極限；b)膨脹倍率＝(測(cè)試后膜厚-測(cè)試前膜厚)/測(cè)試前膜厚*100％；上述的目標(biāo)涂料共制作6組，6組涂料之間的唯一差別在于聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺的總重量與丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂的重量比分別為6:1、3:1、2:1、1.5:1、1.2:1、1:1。對(duì)上述六組涂料的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1.表1涂料檢測(cè)結(jié)果1由表1可見(jiàn)，同等條件下，實(shí)驗(yàn)編號(hào)為3的涂料為最佳方案。具有最好的耐火極限以及最優(yōu)的膨脹倍率。實(shí)施例2：一種防火涂料，其配制及性能檢測(cè)步驟如下：(1)首先在丁酮內(nèi)放入聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料a；(2)在漿料a內(nèi)放入無(wú)機(jī)填料，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料b；(3)在漿料b內(nèi)放入丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂機(jī)械攪拌并分散60分鐘制得目標(biāo)涂料。(4)將配制好的防火涂料逐層的刮涂在試片表面，每次間隔3h，直至涂層膜厚度到達(dá)1.0mm；(5)室溫條件下養(yǎng)護(hù)七天后測(cè)試。(6)測(cè)試項(xiàng)目：碳層殘留率＝測(cè)試后的膜重/測(cè)試前膜重*100％；上述的目標(biāo)涂料共制作6組，6組涂料之間的唯一差別在于聚磷酸銨與季戊四醇的重量比分別為5:1、4:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1。對(duì)上述六組涂料的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2.表2涂料檢測(cè)結(jié)果2編號(hào)聚磷酸銨/季戊四醇碳層殘留率殘?zhí)啃蚊?5/120.7％膨脹均勻24/122.0％膨脹均勻33/129.0％膨脹均勻4223.1％膨脹均勻51.5/118.4％膨脹不均勻，有裂紋61/114.4％膨脹不均勻，裂紋較多由表2可見(jiàn)，同等條件下，實(shí)驗(yàn)編號(hào)為3的涂料為最佳方案。具有最大的碳層殘留。實(shí)施例3：一種防火涂料，其配制及性能檢測(cè)步驟如下：(1)首先在丁酮內(nèi)放入聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料a；(2)在漿料a內(nèi)放入無(wú)機(jī)填料，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料b；(3)在漿料b內(nèi)放入丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂機(jī)械攪拌并分散60分鐘制得目標(biāo)涂料。(4)將配制好的防火涂料逐層的刮涂在試片表面，每次間隔3h，直至涂層膜厚度到達(dá)1.0mm；(5)室溫條件下養(yǎng)護(hù)七天后測(cè)試。(6)測(cè)試項(xiàng)目：a)采用gb14907.2002中規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的測(cè)試方法測(cè)量涂料的耐火極限；b)膨脹倍率＝(測(cè)試后膜厚-測(cè)試前膜厚)/測(cè)試前膜厚*100％；保持聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺三組分總質(zhì)量和三聚氰胺在三組分中的用量不變。，改變?nèi)M分中聚磷酸銨與季戊四醇的用量比例，上述的目標(biāo)涂料共制作7組。除了聚磷酸銨與季戊四醇的用量比例有差異外，7組涂料其他各組分一致，各組分的用量以及檢測(cè)結(jié)果如下表3所示。表3涂料檢測(cè)結(jié)果3由表3可見(jiàn)，同等條件下，實(shí)驗(yàn)編號(hào)為4的涂料為最佳方案。具有最大的耐火度和最優(yōu)的膨脹倍率。實(shí)施例4：一種防火涂料，其配制及性能檢測(cè)步驟如下：(1)首先在丁酮內(nèi)放入聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料a；(2)在漿料a內(nèi)放入tio2無(wú)機(jī)填料，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料b；(3)在漿料b內(nèi)放入丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂機(jī)械攪拌并分散60分鐘制得目標(biāo)涂料。(4)將配制好的防火涂料逐層的刮涂在試片表面，每次間隔3h，直至涂層膜厚度到達(dá)1.0mm；(5)室溫條件下養(yǎng)護(hù)七天后測(cè)試。(6)測(cè)試項(xiàng)目：a)膨脹倍率＝(測(cè)試后膜厚-測(cè)試前膜厚)/測(cè)試前膜厚*100％；b)碳層強(qiáng)度：將lcm*lcm正方形的木塊放置膨脹炭層的合適位置處，木塊上粘附固定一個(gè)圓柱狀容器，容器內(nèi)可以盛放重物，將重物逐漸地放入到容器內(nèi)，直到膨脹炭層結(jié)構(gòu)被破壞，稱(chēng)量容器和重物的質(zhì)量，即為膨脹炭層的強(qiáng)度，單位為g/cm2。c)采用gb14907.2002中規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的測(cè)試方法測(cè)量涂料的耐火極限；上述的目標(biāo)涂料共制作7組，7組涂料之間的唯一差別在于tio2無(wú)機(jī)填料的加入量不同，具體的加入重量比例以及檢測(cè)結(jié)果如下表4所示。表4涂料檢測(cè)結(jié)果4由表4可見(jiàn)，同等條件下，實(shí)驗(yàn)編號(hào)為2～6的涂料為較佳方案。具有最大的耐火度和最優(yōu)的膨脹倍率。當(dāng)tio2含量在3.1％～12％之間時(shí)，涂料受熱后碳層強(qiáng)度較高、膨脹倍率較高、耐火時(shí)間較長(zhǎng)。實(shí)施例5：一種防火涂料，其配制及性能檢測(cè)步驟如下：(1)首先在丁酮內(nèi)放入聚磷酸銨、季戊四醇以及三聚氰胺，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料a；(2)在漿料a內(nèi)放入膨脹石墨填料，機(jī)械攪拌30分鐘制得漿料b；(3)在漿料b內(nèi)放入丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂機(jī)械攪拌并分散60分鐘制得目標(biāo)涂料。(4)將配制好的防火涂料逐層的刮涂在試片表面，每次間隔3h，直至涂層膜厚度到達(dá)1.0mm；(5)室溫條件下養(yǎng)護(hù)七天后測(cè)試。(6)測(cè)試項(xiàng)目：a)膨脹倍率＝(測(cè)試后膜厚-測(cè)試前膜厚)/測(cè)試前膜厚*100％；b)碳層強(qiáng)度：將lcm*lcm正方形的木塊放置膨脹炭層的合適位置處，木塊上粘附固定一個(gè)圓柱狀容器，容器內(nèi)可以盛放重物，將重物逐漸地放入到容器內(nèi)，直到膨脹炭層結(jié)構(gòu)被破壞，稱(chēng)量容器和重物的質(zhì)量，即為膨脹炭層的強(qiáng)度，單位為g/cm2。c)采用gb14907.2002中規(guī)定鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的測(cè)試方法測(cè)量涂料的耐火極限；d)使用導(dǎo)熱系數(shù)儀器測(cè)量對(duì)受熱后的碳層進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量。上述的目標(biāo)涂料共制作8組，8組涂料之間的唯一差別在于膨脹石墨填料的加入重量同，膨脹石墨的加入重量比(a％)＝膨脹石墨/(三聚氰胺+季戊四醇+丙烯酸酯類(lèi)樹(shù)脂+聚磷酸銨)具體的加入重量比例以及檢測(cè)結(jié)果如下表5所示。表5涂料檢測(cè)結(jié)果5表5可見(jiàn)，同等條件下，實(shí)驗(yàn)編號(hào)為2～3的涂料為較佳方案。具有較大的耐火極限時(shí)間和較優(yōu)的膨脹倍率。殘?zhí)繉拥膹?qiáng)度較高、殘?zhí)繉記](méi)有裂紋。上面對(duì)本專(zhuān)利的較佳實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本專(zhuān)利并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專(zhuān)利宗旨的前提下做出各種變化。應(yīng)當(dāng)理解的是，所有基于本發(fā)明方案的其他具體實(shí)施例均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12