一种硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料及其使用方法与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种以硅酸镁水泥为基材制备薄型钢结构防火涂料的方法。


背景技术：

2.如今的钢结构建筑已在建筑工程中发挥着日益重要的作用。钢结构建筑建设工期短收益快，钢结构在我国有着非常广阔的发展前景。但钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，火灾时其强度会迅速下降，要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火保护处理。到目前为止，采用防火涂料进行钢结构防火保护的方法仍被业内人士认为是最有效的措施之一，钢结构防火涂料在90%的钢结构过工程中发挥着重要的防火作用。将防火涂料涂敷于钢结构表面，它除具有普通涂料的装饰和保护作用外，还具有防腐、防锈、耐酸碱、盐雾等性能，更重要的是由于涂料本身具有不燃性或难燃性，能阻止火灾发生时火焰的蔓延和延缓火势的扩展，较好地保护了基材，避免钢结构失去支撑能力而导致建筑物垮塌。
3.我国的钢结构防火涂料品种有水性涂料、溶剂性涂料，膨胀性涂料及厚涂型涂料，室内涂料、室外涂料等。根据基料的不同可分为有机和无机两大类，按其燃烧后的状态可分为膨胀型和非膨胀型两种，按涂层厚度将涂料分为超薄型、薄型及厚型涂料三种。本发明致力于应用薄型钢结构防火涂料，涂刷钢结构表面，遇火时涂层膨胀发泡形成耐火隔热层。因为无机防火材料种类较多，主要有石膏基防火材料、氢氧化镁基防火材料等耐水性较差，强度降低。中国专利cn 107117931 a公开了一种改性磷酸盐水泥基防火涂料及其制备方法，采用磷酸二氢盐、镁质原料、复合缓凝剂、纤维及水制备防火涂料。中国专利cn 108892983 a公开了一种纳米石墨烯改性水性防火涂料及其施工方法，采用水泥、膨胀蛭石、膨胀玻化微珠、膨胀珍珠岩、纳米石墨烯、气相二氧化硅、硅烷偶联剂溶液制备防火涂料。改性磷酸盐水泥基防火涂料有效提高了防火涂料高粘结强度特性，但其耐火性能并不可观，耐水性也较一般，其工作性能并不突出。纳米石墨烯改性水性防火涂料有效提高了防火涂层强度、粘结力及抗裂性能，但其中含有石墨，具有在有氧条件下容易被氧化这一明显缺陷，因此需要加以改进研究出一种节能减排、具有良好耐火性能、粘结强度高、耐水性好、力学性能优良，使用寿命长的防火涂料。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料及其使用方法，克服现有技术的不足，使其耐火性能、粘结强度、耐水性均优于现在技术，本发明可提高薄型钢结构防火等级，综合性能优良，符合gb14907-2002《钢结构防火涂料通用技术条件》标准。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料及其使用方法，其特征在于，包括以下重量份原料：轻烧氧化镁粉30~50份，轻细骨料10~20份，硅灰10~30份，防水剂0.1~1份，增强材
料0.1~1份，难燃剂0.1~10份，发泡剂1~10份，稳泡剂0.1~5份，水15~25份；硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料的使用方法如下：步骤一：将全部原料组分按配方比例放入80~100转/min的搅拌机中进行混合搅拌，搅拌均匀后即得到硅酸镁水泥基防火涂料；步骤二：将待涂覆的薄型钢结构表面用纱布或者钢丝轮打磨处理，去除浮锈，刷涂防锈剂；步骤三：硅酸镁水泥基防火涂料制备完成后的一小时内，采用涂层工艺将防火涂料涂覆在薄型钢结构表面，涂层在2~3遍，每遍涂层厚度不超过2.5mm，涂层实干后进行下一遍涂刷，常规自然养护28天。
6.所述轻烧镁粉以水合法测得活性氧化镁含量不小于65%，细度在180~200目；所述硅灰的细度小于1μm，平均粒径在0.1~0.3μm，比表面积为20~28m2/g。
7.所述增强材料为石棉纤维、钢纤维中的一种或两种混合；其中石棉纤维的导热系数为0.198~0.244w（m.k），直径为20~50nm；钢纤维长径比30~100，抗拉强度为300~2500mpa。
8.所述轻细骨料为轻砂、火山渣、浮石中的任一种或任两种以上组合，表观密度不大于1950kg/m3，粒径小于4.75mm。
9.所述难燃剂为工业级多元醇磷酸酯、三氯乙基磷酸酯中的任一种。
10.所述发泡剂为松香皂发泡剂、茶皂素发泡剂中任一种，采用强制式机械搅拌打泡，搅拌速率60~90r/min。
11.所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉中任一种。
12.所述防水剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、丹宁中的任一种。
13.本发明各组分在室温至50℃的范围内，可形成m-s-h凝胶产物，其主要水化产物为水化硅酸镁凝胶，当硅酸镁材料受到火焰热源作用时，首先是火焰热源将结晶相中的水缓慢释放为水蒸气，有效延迟了火焰热量的传递。氧化镁是抗高温的金属化合物，导致硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料绝热能力好，进行发泡剂发泡后，阻止了热传导，稳泡剂提高了泡沫稳定性，加入阻燃剂后，具有良好的防火性能，轻细骨料降低了表观密度提高保温隔热性，加入增强材料后提高了涂料的力学性能。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果为：1）原料来源丰富，生产工艺简单，属于绿色环保建材，其优异的性能能够应用到越来越多的领域，实现了对菱镁尾矿废物资源及废弃物的再利用，开辟了菱镁尾矿轻烧氧化镁粉的新用途。利用硅酸镁基胶凝材料制备防火涂料，对于未来的防火涂料发展具有积极的意义。2）产品耐火性能好、粘结强度高、使用寿命长。防火、阻燃效果好，耐水性好，力学性能优良，原料来源丰富，生产工艺简单，极大降低了整个工艺原料的成本，节能减排、绿色环保。
15.具体实施方式：下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明：下面将详细地描述本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
16.实施例1一种硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料，组分原料为：轻烧氧化镁粉40kg，硅灰
20kg，轻砂16kg，六偏磷酸钠1kg，多元醇磷酸酯1kg，石棉纤维1kg，松香皂发泡剂5kg，聚丙烯酰胺1kg，水15kg。其使用方法如下：步骤一：将全部原料组分放入100转/min的搅拌机中混合搅拌30分钟，搅拌均匀后即得到硅酸镁水泥基防火涂料；步骤二：将待涂覆的薄型钢结构表面用纱布或者钢丝轮打磨处理，去除浮锈，刷涂防锈剂；步骤三：在硅酸镁水泥基防火涂料制备完成后的一小时内，采用涂层工艺将防火涂料涂覆在薄型钢结构表面，涂层实干后进行下一遍涂刷，涂层在2~3遍，涂层厚度5~6.5mm，常规自然养护28天。
17.实施例2一种硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料，组分原料为：轻烧氧化镁35kg，硅灰25kg，轻砂16kg，三聚磷酸钠1kg，钢纤维1kg，茶皂素发泡剂5kg，聚乙烯醇1kg，多元醇磷酸酯1kg，水15kg。其使用方法同实施例1。
18.实施例3一种硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料，组分原料为：轻烧氧化镁35kg，硅灰20kg，火山渣16kg，六偏磷酸钠1kg，石棉纤维1kg，松香皂发泡剂5kg，淀粉1kg，三氯乙基磷酸酯1kg，水20kg。其使用方法同实施例1。
19.对比例1深圳市威盛邦环保材料有限公司生产的磷酸盐水泥基防火涂料。
20.对比例2宜昌新成石墨有限责任公司慈溪分公司生产的纳米石墨烯防火涂料。
21.上述实例1-3对于硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料性能测试，按照gb14907-2002《钢结构防火涂料》标准进行检测。测试结果见下表1，并以纳米石墨烯防火涂料和磷酸盐水泥基防火涂料作为对比例。
22.表1各实施例实验试样性能测试结果从上表数据可知，本发明基于硅酸镁胶凝材料制备的薄型钢结构防火涂料，以硅酸镁基胶凝材料为主体，加入轻细骨料、增强材料、难燃剂、发泡剂、稳泡剂及水混合搅拌制备成硅酸镁水泥基薄型钢结构防火涂料，具有更加优异的防火性能，良好的耐水性，力学性能优良，完全满足防火需求。而且原料更易获取，充分利用镁质胶凝材料的优势和特点。
23.显然，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。