技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是钢结构建筑用的超薄膨胀型防火涂料。
背景技术
目前广泛应用的钢结构防火涂料有三大类：厚型、薄型和超薄型。后二者又称膨胀 型防火涂料。它除了一般建筑用涂料所具有的成份以外，主要还含有膨胀体系的炭化剂、 发泡剂、催化剂等，在火焰的高温作用下，涂层发生复杂的物理化学变化而膨胀发泡， 形成一个比原有涂层厚几十甚至上百倍的均匀、致密的海绵状炭化层。此炭化层具有很 低的导热系数，其热导率约为0.02W/(m·K)～0.05W/(m·K)，能有效的隔绝火焰对钢材 的加热，从而起到保护钢结构的作用。因为这类涂料对钢结构建筑的负载增加较小、对 钢结构的外观几乎没有影响，是对钢结构进行防火保护最经济有效的产品，所以在钢结 构建筑上获得了广泛应用。随着建筑业的不断发展，目前国内外钢结构防火涂料普遍呈 现出涂层超薄、耐火极限高、装饰性强、应用范围广等发展趋势。
但是，正是因为膨胀型钢结构防火涂料的防火隔热原理是涂层在火焰的高温作用下 发生剧烈的反应而膨胀形成海绵状炭化层，依靠炭化层延缓钢结构温度的上升。因此形 成的炭化层的厚度越大越好，海绵状结构越均匀、致密，则越好，这样炭化层才会具有 低的导热系数。而炭化层的形成将使涂料的稳定性下降。质量不好的炭化层在火焰的进 攻下，往往脱落，降低了涂料的耐火极限。因此，涂层超薄和高耐火极限是一对难于解 决的矛盾。
在中国专利92102102.X《防火涂料》的公开说明书中的一种防火涂料，以改性丙 烯酸酯树脂乳液为主要成膜物质，以三聚氰胺为固化交联剂，以磷酸铵为发泡剂，以多 元醇或淀粉为碳源，以偏硼酸钡为防火填料，并加有耐火材料富镁蒙脱土。该涂料是上 述物质加水混匀的产品。存在如下问题：(1)它的主要成膜物质为改性丙烯酸酯树脂 乳液，是水性树脂，所形成的涂膜在干燥后仍具有一定的吸潮性，在使用过程中会产生 粉化、脱落等现象，因而会丧失其防火作用。(2)它的膨胀体系中的磷酸铵，由于水 溶性较大，对涂层的耐水性和耐久性有负面作用，会影响涂层的理化性能和耐火极限。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的在于提供一种具有涂层超薄和高耐火极限性能的超薄膨胀 型钢结构防火涂料。
本发明在已有防火涂料的基础上，采用成膜性好粘接性强的改性丙烯酸树脂，特别 是氯化橡胶改性丙烯酸树脂作为基料，并优选炭化剂、发泡剂和催化剂的配比、添加无 机阻燃剂硼酸锌作为炭化层的骨架材料来实现其目的。
本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于有下列原料及其按重量份计的含 量：
改性丙烯酸树脂 50～60
季戊四醇 12～16
三聚氰胺 9～12
聚磷酸铵 19～21
硼酸锌 6～8
钛白粉 9～11
含氯量70％的氯化石蜡 12.5～15
200号溶剂汽油 8～15
上述的改性丙烯酸树脂是氯化橡胶改性丙烯酸树脂，有下列原料及其按重量份计的 含量：氯化橡胶1.4～1.8、二甲苯2.2～2.7、己二异氰酸酯(HDI)0.9～1.1、含羟 丙烯酸树脂1.6～1.8。
本发明中改性丙烯酸树脂为基料，是一种成膜物质，特别是氯化橡胶改性丙烯酸 树脂能使防火涂料具有很好的流平性和粘接性。季戊四醇为炭化剂。三聚氰胺为发泡剂。 聚磷酸铵为催化剂，当涂层受热软化熔融后，聚磷酸铵热分解生成磷酸，在高温下形成 难挥发的粘稠状的聚磷酸熔融体；聚磷酸是很强的脱水剂，它与多羟基化合物季戊四醇 反应形成炭化层；与此同时发泡剂三聚氰胺遇热分解放出不燃性气体，促使炭化层形成 海绵状多孔结构。硼酸锌是一种无机阻燃添加剂，在热分解后形成的不挥发固体分作为 炭化层的骨架，起增强作用；当涂料受火时，涂层膨胀发泡好而密，形成均匀的防火隔 热层。钛白粉是一种白色颜料，能提高涂料的物理化学性能，提高涂膜的机械强度、耐 候性。氯化石蜡为增塑剂、也是阻燃剂，能提高涂膜的柔韧性。200号溶剂汽油为溶剂。
本发明中对涂料的性能影响最大的因子是成膜物质和膨胀体系(炭化剂、发泡剂、 催化剂)。当膨胀体系含量增大而成膜物质含量减小时，涂料的耐火性能提高而物理性 能降低；反之则涂料的耐火性能降低而物理性能提高。其余组分对涂料性能的影响较小。
本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料制造方法：将季戊四醇、三聚氰胺、聚磷酸铵、 硼酸锌、钛白粉、氯化石蜡、200号溶剂汽油加入高速分散机分散后，转移至砂磨机， 加入改性丙烯酸树脂后研磨至涂料规定细度，即制成本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂 料。
本发明与现有技术相比较，具有如下的优点和效果。
一、本发明中的改性丙烯酸树脂，是一种成膜物质，特别是将氯化橡胶改性丙烯 酸树脂配入本发明的其它原料后，制成的防火涂料既具有理想的防火隔热性，又使其形 成的发泡层在1000℃左右的高温下与钢结构基材有较强的粘结性。从而，能使涂层厚 度小于或等于3mm，具有超薄膨胀型钢结构防火涂料的性能。
二、本发明在优选炭化剂季戊四醇、发泡剂三聚氰胺和催化剂聚磷酸铵及其配比含 量的基础上，添加无机阻燃剂硼酸锌作为炭化层的骨架材料，使得发泡后形成的炭化层 厚度大、结构均匀、致密、导热系数低、强度高，与钢结构粘接牢固不被火焰冲破。从 而，使本发明具有高耐火极限的性能。
三、本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料，按GB 14907-94《钢结构防火涂料通用 技术条件》，经国家防火建筑材料质量监督检验中心检验，检验结果如表1。经检验说 明本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料的涂层超薄、耐火极限性能优异。此外本发明与 同类产品比较，也具有涂层薄、耐火极限性能优异的优势，见表2所示。
表1本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料技术性能检验表 序号 检验项目 GB 14907-94技术指标 本发明防火涂料检验结果 1 耐火性能 涂层厚度≤3.00mm 耐火极限≥30min 涂层厚度1.71～2.69mm 耐火极限69～147min 2 在容器中状态 搅拌后应均匀、无结块 符合要求 3 表干时间(h) B型≤12 3 4 初期干燥抗裂性 无裂纹 符合要求 5 粘接强度(MPa) B型≥0.15 0.52 6 耐水性(h) ≥24 符合要求 7 耐冻融循环性(次) ≥15 符合要求 8 外观与颜色 与样品相比应无明显差异 符合要求 9 抗振性 挠曲L/200，涂层不起层、不脱落 符合要求 10 抗弯性 挠曲L/200，涂层不起层、不脱落 符合要求
表2 几种钢结构防火涂料性能比较表 钢结构防火涂料名称 涂层厚度(mm) 耐火极限(min) 本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料 1.71～2.69 69～147 HL-2 1.88 80 德国：佑民生(溶剂型) 2.42 124 英国：Nullifire(溶剂型) 2.24 106 中国：L6(溶剂型) 3 90 中国：ML-A(溶剂型) 2.27 38
本表中HL-2、佑民生、Nullifire、L6、ML-A的数据摘自《中国防火建材产品技术手册 1999》
综上所述，本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料的涂层很薄，具有高效的防火隔热 效果，并且理化性能优良、装饰性强。另外，还具有原料来源丰富易得、无环境污染、 施工方便、性能稳定等优点。
本发明适用于对工业厂房、体育馆、候机厅、高层等钢结构建筑进行防火保护。
下面，再用实施例对本发明作进一步地说明。
具体实施方式
实施例
本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料各实施例的原料及其按重量份计量的含量、主 要技术性能如表3所列。
表3 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 氯化橡胶改性丙烯酸树脂 60 54 50 58 52 56 季戊四醇 15 13.5 14 16 12 13 三聚氰胺 9.5 9 12 11.5 11 10 聚磷酸铵 20 19 19.5 21.5 20 21 硼酸锌 6.5 7.5 6 8 7 7 钛白粉 10 11 10 9 11.5 9.5 氯化石蜡(含氯量70％) 12.5 13.5 14 14.5 13 15 200号溶剂汽油 9 8 12 10 15 13 技术 性能 涂层厚度(mm) 1.71 1.92 2.10 2.27 2.53 2.69 耐火极限(min) 69 90 100 117 125 147
各实施例的制造方法相同，其方法如下：
1、首先制备氯化橡胶改性丙烯酸树脂，将氯化橡胶(粘度10mPa·s～20mPa·s)1.5 重量份溶解于二甲苯2.25重量份后，制得A组分；将己二异氰酸酯(固体分为75％，NCO％ 为16.5％)1重量份与含羟丙烯酸树脂(固体分为50％，OH％为3％)1.7重量份混匀，制 得B组分；然后将A组分与B组分混合均匀后，即制成氯化橡胶改性丙烯酸树脂，再经 过滤，装瓶备用。
2、按表3的用量，将季戊四醇、三聚氰胺、聚磷酸铵、硼酸锌、钛白粉、含氯 量70％的氯化石蜡、200号溶剂汽油加入高速分散机分散10min后，转移至砂磨机，加 入氯化橡胶改性丙烯酸树脂(固含量约45％～50％)后研磨至涂料细度为50u～80u，制成 本发明的超薄膨胀型钢结构防火涂料。在制造过程中，可根据气温等情况适当增减200 号溶剂汽油的用量。