一種石墨型膨脹防火涂料制造技術

本實用新型專利技術涉及一種石墨型膨脹防火涂料，其通過其中的高溫發泡層內均勻設有膨脹石墨層和水性樹脂膜層，克服了以往涂料會產生大量煙氣的技術不足之處，達到了在火災中能達到迅速膨脹形成輕質炭層阻燃的同時，不釋放出有毒氣體，有效地對基材進行防火保護；同時利用了石墨受熱自身膨脹的性質，涂料本身還有相對較好的耐久性，可改善防火涂料年久失效的困擾；還通過采用水性樹脂膜層，還大大降低了涂料的成本。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及防火材料
，特別是涉及一種石墨型膨脹防火涂料。
技術介紹
隨著建筑的高層化、集群化、工業大型化的發展和有機合成材料的擴大利用，涂料以其優良的保護性和裝飾性給人以舒適的享受，但大多數涂料的可燃性和易燃性也帶來了火災隱患。因此研制防火涂料以適應消防安全日益重要。 防火涂料按其防火形式及組成成分分為膨脹型與非膨脹型防火涂料。膨脹型防火涂料是國內使用最廣泛的涂料，可分為水性和溶劑性膨脹型防火涂料兩類，其中，水性膨脹型防火涂料約占膨脹型火涂料的75%以上。國內市場上的水性防火涂料成本低、毒性低、污染小，但防潮性能較差，只適用于干燥的環境下使用。國際市場上水性防火涂料雖然同時具備以上性能，但價格高得驚人，不適合我國市場的發展需要。另外，現有的防火涂料大多采用聚磷酸銨-季戊四醇-三聚氰胺(PCN)型阻燃體系，這種阻燃體系的防火涂料雖然防火性能較好，但是耐久性和耐水性卻較差，在與水直接接觸的環境或潮濕環境中使用時，它的阻燃劑易發生水溶、鹽析等現象，導致防火涂料失效，從而使涂料失去防火效能。鋼結構作為現代建筑的主要形式，因具有質量輕、強度高，抗震性能好，施工周期短，建筑工業化程度高，空間利用率大，節省投資而被大量應用。金屬腐蝕會帶來巨大的經濟損失，其中有30%的鋼材由于腐蝕而浪費了，鋼結構必須涂刷防腐涂料，而鋼結構防火涂料是國家強制執行的鋼結構必備材料。鋼結構防火涂料分為溶劑型和水分散型。目前，鋼結構表面防腐防護以溶劑型為主，溶劑型防腐涂料主要使用環氧樹脂、聚氨酯樹脂、含氯類聚臺物、酚醛樹脂等為成膜基料，國內外對水性防腐蝕涂料的樹脂基料的研究主要集中于水性含硅、氟聚合物、水性環氧樹脂以及水性聚氨酯樹脂等，這些樹脂雖然具有良好的防火性能，但存在著以下不足(I)無論是油性樹脂還是水性樹脂耐熱性都差，在高溫下易軟化；其中相對耐火性能較高的樹脂如環氧樹脂，當溫度達到180 200°C就會軟化，發生熱氧化分解，290°C以上時，環氧固化產物主鏈會斷裂，酚醛樹脂只能耐250°C的溫度，一旦超過就會軟化、脫落；一般遇到火災時，火場熱量透過防火層傳到鋼結構面漆表面的溫度可達400 500°C，使用這些樹脂的防火涂料都無法承受如此高溫而軟化，導致防火層從防火層與防火層粘結的界面脫落，致使大火直接面對鋼結構，造成防火失效，嚴重威脅人們的生命財產安全；(2)溶劑型防腐涂料因含有大量的有機溶劑，溶劑在施工和干燥的過程中大都揮發出來，這不僅嚴重污染了環境和危害了人們健康，同時還對資源造成的極大浪費；(3)樹脂成本高；環氧樹脂、聚氨酯樹脂等的成本價高，使用受到限制。鋼結構防火涂料是施涂于建筑物及構筑物的鋼結構表面，能形成耐火隔熱保護層以提高鋼結構耐火極限的涂料。根據GB14907-2002《鋼結構防火涂料》按涂料的厚度進行分類，分為厚型、薄型和超薄型。其中，厚型鋼結構防火涂料使用厚度是大于7mm且小于或等于45mm, —般用于耐火極限大于2小時的建筑中，主要成分為無機絕熱材料,遇火不膨脹，其利用材料自身的不燃性、低傳熱性以及材料分解時的吸熱性，延緩鋼材溫度的上升，避免鋼結構的物理力學性能遭到破壞，從而保護鋼結構建筑。目前，國內外對于厚型鋼結構防火涂料的研究主要集中在以下四種堿金屬硅酸鹽類涂料、硅溶膠類涂料、磷酸鹽類涂料、水泥類涂料。現有技術中，關于厚型鋼結構防腐、防火涂料方面的報道很少，公開號為CN1948404A提供的“非膨脹型鋼結構防火防腐涂料”由如下重量份的組分組成基料50 60，膨脹蛭石4 8，云母粉8 12，空心漂珠6 10，膨脹珍珠巖10 15，三聚磷酸二氫鋁8 14，Si02改性偏硼酸鋇6 9，水105 115，該涂料是一種用于鋼結構防火防腐保護的非膨脹型雙功能涂料，但是這種涂料的防腐、防水效果差，原因是采用了大量的膨脹蛭石和空心漂珠，涂料體系間的孔隙多，水分和空氣容易進入和穿過涂層，引起鋼結構析氫腐蝕和吸氧腐蝕的發生，無法有效防腐和防水。由于鋼結構防腐防火存在許多難題，主要是兩者不能兼顧的問題，要制備同時具有優越防腐和防火功能的防腐防火涂料非常困難。隨著國民經濟的發展，鋼結構產量高速增長。鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性 能好、施工進度快、結構占用面積少、工業化程度高等一系列優點，被譽為21世紀的“綠色建筑”之一。據統計目前北京鋼結構建筑接近總建筑面積的40%，近年來北京每年的鋼結構建筑面積約為7百萬平方米以上，從防火角度看，鋼結構構件雖然是不燃燒體，但其耐火性較差，一般說來，未加保護的鋼結構的耐火極限僅15min，因此提高鋼結構的耐火性能為鋼結構建筑推廣中重要的一步。防火涂料是我國鋼結構保護中最經常采用的方法，大概有80%左右的鋼結構采用防火涂料保護，每年鋼結構防火涂料在北京市場使用量為3萬噸以上。膨脹型防火涂料涂層在火焰或高溫下發生膨脹炭化，形成一個比原來膜厚大幾十倍甚至上百倍的不易燃的海綿狀炭質層，以隔斷外界火焰對基材的加熱，起到防火作用。由于其涂層薄，涂覆后仍能突出鋼結構建筑藝術上的美，因此廣泛適用于工業及民用建筑鋼結構的防火保護，但是目前應用于鋼結構的膨脹型防火涂料基本上是油性涂料，其施工以及燃燒時會釋放大量的有機氣體，尤其遇火時會釋放出有毒氣體及煙霧，大大增加了火災發生時的危險系數，因此人們一直在努力發展環保涂料，盡量減少或避免因生產、施工或燃燒造成的環境污染和人身危害，同時油性涂料成本也高，浪費資源。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種石墨型膨脹防火涂料，該石墨型膨脹防火涂料無鹵阻燃劑，采用膨脹石墨參與的薄型鋼結構防火涂料，該涂料利用膨脹石墨的吸附作用，克服了以往涂料會產生大量煙氣的技術不足之處，在火災中能達到迅速膨脹形成輕質炭層阻燃的同時，不釋放出有毒氣體，有效地對基材進行防火保護。同時由于利用了石墨受熱自身膨脹的性質，涂料本身還有相對較好的耐久性，可改善防火涂料年久失效的困擾。通過采用水性樹脂，還大大降低了涂料的成本。為了解決
技術介紹
所存在的問題，本技術是采用以下技術方案—種石墨型膨脹防火涂料，包括底材基料主體，其特征在于，底材基料主體設有聞溫發泡層，所述高溫發泡層為海綿狀或蜂窩狀泡沫炭化層，所述高溫發泡層內均勻設有膨脹石墨層和水性樹脂膜層。所述高溫發泡層內均勻設有膨脹石墨粉末層。所述底材基料主體為水性樹脂膜層。所述石墨型膨脹防火涂料設于鋼結構主體外圍。所述石墨型膨脹防火涂料整體厚度為2. 81_。此外，本技術將可膨脹石墨在其中作為膨脹阻燃劑使用，并與含PCN防火涂料在熱降解、阻燃性能和隔熱性能方面進行比較。本技術在已有的PNC體系的基礎上，以可膨脹石墨為主，制取一類新型無鹵且環境友好的膨脹型防火涂料體系。本技術采用水性樹脂制造防火涂料，在實現其防火性能的同時，降低了 VOC的釋放量，施工以及火災發生時能夠實現環保目的，膨脹石墨這種無鹵阻燃劑的加入不僅提高了其膨脹倍數，同時也能夠吸附部分涂料燃燒時釋放的氣體。利用PCN體系實現膨脹，在幾年后某些原料保質期過防火涂料膨脹性能有所下降，膨脹石墨自身具有膨脹性能，常年有效，它的加入可以改善防火涂料完全依靠化學反應膨脹的性質，提高涂料耐久性，還能降低成本。可膨脹石墨在其中作為膨脹阻燃劑使用，并與含PCN防火涂料在熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種石墨型膨脹防火涂料，包括底材基料主體，其特征在于，底材基料主體設有高溫發泡層，所述高溫發泡層為海綿狀或蜂窩狀泡沫炭質層，所述高溫發泡層內均勻設有膨脹石墨層和水性樹脂膜層。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王金平，陳景輝，
申請(專利權)人：中國建筑科學研究院，北京友安盛防火技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：