超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的研究.pdf

全 国中文核心期刊 新 蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 超薄型钢结构防火涂料 用防腐量面漆帕研穷 丁志明， 杨霞 [ 上海市建筑科学研究 院 集 团 有限公司， 上海2 0 0 0 3 2 ] 摘要 研究了一种用于超薄型钢结构防火涂层的水性防腐罩面漆， 该涂层致密坚韧， 具有优异的防腐性能、 附着力和施工性 能， 且不影响防火涂层本身的防火性能， 有利于综合解决钢结构建筑的防火、 防腐问题。 关键词 钢结构 防火涂料； 防腐罩面漆 中图分类号 T U 5 6 1 ． 6 7 j T U 5 4 5 文献标识码 文章编号 1 0 0 1 7 0 2 X 2 0 1 2 0 l 一 0 0 5 5 0 3 De v e l o p m e n t o f a n t i - c o r r o s i v e fin i s h f o r u l t r a t h i n fi r e -r e s i s t i n g c o a t i n g o n s t e e l s t r u c t u r e DI NG Z h i mi n g ， Y ANG Xi a 【 R e s e a r c h I n s t i t u t e o f B u i l d i n g S c i e n c e s G r o u p C o ．L t d ． ， S h a n g h a i 2 0 0 0 3 2 】 Ab s t r a c t s Wa t e r b o r n e a n t i - c o r r o s i v e fi n i s h f o r u l t r a t h i n fi r e - r e s i s t i n g c o a t i n g o n s t e e l s t r u c t u r e i s s t u d i e d ， t h i s c o a t i n g h a s g o o d p e r f o r man c e s o f a n t i - c o r r o s i o n a d h e s i v e a t t r a c t i o n a nd c o n s t r u c t i o n， a n d ma k e s n o d i ffe r e nc e o n fir e p r o o f p e rfo rm a n c e o f f i r e r e s i s t i n g c o a t i n g ．I t S p rop i t i o u s t O s o l v e p r o b l e m o f an t i c o r r o s i o n a n d fir e p roo fin g o f s t e e l s t r uc t u r e c o n s t r u c t i o n ． Ke y wo r d s s t e e l s t ruc t u r e fi r e - r e s i s t i n g c o a t i n g a n t i - c o r r o s i v e fi n i s h 随着我国经济的发展，钢结构这种建筑结构形式以其质 量轻、 承载力大、 施工简便、 布局灵活等特点广泛应用于超高 层建筑、 体育馆和大型厂房等建筑中。 由于无保护层的钢结构 存在耐火性差、 易腐蚀的缺点， 发生火灾时极易倒塌， 而防腐 处理不当也会大大折 减钢结 构建筑的 使用寿命。 因 此， 钢结构 建筑防火、 防腐问题备受人们的关注 。 一 般膨胀型防火 涂料因 涂膜粗糙、 疏 松而极易 造成渗水、 透气，而涂层透气是造成金属表面失去阴极保护而加快锈蚀 的诱因。 一旦钢结构锈 蚀， 防 火涂层就会龟裂、 脱落， 从 而失 去 防火保护作用。 为此， 我们研究了一种用于超薄型钢结构防火 涂层表面的水性防腐罩面漆， 其涂层具备致密、 坚韧、 疏水性 强、 硬度高、 附着力和防腐性能好、 电阻大等特性， 能有效地屏 蔽水蒸气、 氧气、 氯离子等， 起到物理防锈及电化学防锈作用， 延长防火涂料使用寿命， 有效解决钢结构建筑的防火、 防腐问 题 。 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 1 8 ； 修订 日期 2 0 1 I - 0 9 1 4 作者简介 丁志明， 男， 1 9 6 0 年生， 上海人， 高级工程师。 地址 上海市申 富路 5 6 8号 5号楼 3 0 6室，电话 0 2 1 5 4 8 3 1 4 5 1 ， E m a i l d i n g z h i m i n g 0 91 4 h o t ma i l ． c o n。 1 试验 1 ． 1 主要原材料与试验仪器 纯丙乳液 1 1 0 0 、 苯丙乳液 J K 一 1 、 有机硅乳液 H G 一 5 4 C ， 陶氏化学； 钛白粉 R 一 7 0 6 、 云母粉 1 2 5 0目 、 沉淀硫 酸钡， 上海双达化工有限公司； 消泡剂、 防霉剂等助剂， 市售。 水性超薄型防火涂料， 自 制。 G F J 一 0 ． 4 型高速分散机、 S T M- I I I 型斯托默黏度检测仪 上海现代环境工程技术有限公司； 防火时间测试装置 自 制。 1 ． 2 基础配方 超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的基础配方见表 1 。 表 1 防腐罩面漆的基础配方 原料名称 质量分数 原料名称 质量分数 纯丙乳液 1 1 0 0 O ～ 7 O 云母粉 1 2 5 0目 2 - 1 0 苯丙乳液 J K 1 O ～ 7 0 沉淀硫酸钡 O ． 1 ～ 0 ．5 有机硅乳液 H G - 5 4 C O 一 7 0 助剂 适量 钛 白粉 R 一 7 0 6 2 0 3 0 水 1 O 一 3 0 1 - 3 防腐罩面漆及样板的制备 按配方依次称取去离子水、 成膜助剂、 防霉剂、 分散剂、 消 N E W BUl L Dl NG MAT E RI AL S 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 丁志明， 等 超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的研究 泡剂、 钛白粉、 云母粉和硫酸钡， 高速分散4 5 ra i n ， 加入玻璃珠 再高速研磨 1 5 ra i n 后， 在低速搅拌下加入乳液及助剂， 分散 均匀后， 过滤、 包装。 将制得的防腐罩面漆涂于涂有防火涂料 自制 的钢板 2 0 0 m m x 2 0 0 m m x 2 m m 上， 室温下养护7 d ， 用 m 松香 m 石蜡 l 1 的混合熔融物封边。 1 ． 4 物理性能测试 1 ．4 ． 1 耐曝热性 将制备的样板垂直放置在 5 0 2 ℃的烘箱中， 7 2 0 h后 取出， 观察涂层， 应均匀细密、 无龟裂纹及起泡现象。 1 ．4 ． 2 耐湿热性 将试板垂直放置在相对湿度为 9 0 - 5 ％、 温度为 4 5 5 ℃的恒温恒湿箱中， 5 0 4 h 后取出，垂直放置在无阳光直射的 室内干燥， 观察涂层， 要求表面均匀致密、 无龟裂纹和起泡现 象。 1 ．4 ． 3 耐酸耐碱性 将样板的2 ／ 3 分别垂直浸入5 ％ 盐酸和5 ％氢氧化钠水溶 液中 标准要求酸、 碱溶液浓度为3 ％ ， 浸泡3 6 0 h 后取出， 垂 直放置在空气中让其自 然干燥， 观察样板表面。 1 ． 4 ．4 耐盐雾腐蚀性 按G B 1 0 1 2 5 --1 9 9 7 人造气氛腐蚀试验 盐雾试验 规定 进行试验， 经过5 0 次循环试验后， 取出试板垂直放在不受阳 光直射的环境中自 然干燥， 观察涂层。 1 ． 4 ． 5 耐火性 能 按G B 1 4 9 0 7 --2 0 0 2 { 结构防火涂料 进行试验， 涂层厚 度为 2 ． 0 0 0 ． 2 0 m m 。 2 结果与讨论 2 ． 1 罩面漆乳液种类对涂层防腐性能的影响 研究了分别以纯丙乳液、 苯丙乳液、 硅丙乳液为成膜物质 时涂层的耐酸、 耐盐水及耐盐雾性能， 结果见表2 。 表 2 涂层 的耐酸 、 耐盐水及耐盐雾性 能 乳液种类 耐酸性 1 0 ％H2 S O n 耐盐 I 3 ％Na C D 耐盐雾性 纯丙 1 1 0 0 1 2 0 h涂层无异常l 2 0 h涂层无异常 起泡 、 苯丙 J K 1 1 2 0 h涂层起泡1 2 o h涂层无异常 起泡 、 硅丙 G _ 5 4 0 9 6 h涂层起泡 1 2 0 h涂层无异常 5 0 0 h涂层起泡 从表2 可以看出， 当以硅丙乳液为成膜物质时， 耐酸性和 耐盐雾性试验时涂层都有起泡现象。当以苯丙乳液为成膜物 质时， 耐盐性和耐盐雾性能表现良 好， 但耐酸性试验时涂层有 5 6 新型建筑材料 2 0 1 2 ． 1 起泡现象。以纯丙乳液为成膜物质时， 涂层在耐酸、 耐盐和耐 盐雾性能试验中均无异常， 具有优异的防腐性能。因此， 本文 选择纯丙乳液作为超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的主 要成膜物质。 2 ． 2 罩面漆对涂层防火性能的影响 对未涂罩面漆 1 0 和涂有罩面漆 2 的钢结构防火涂层 的防火性能进行比较， 主要性能见表3 。 图1 为未涂罩面漆的 防火涂料涂层燃烧膨胀发泡层的状态，图2 为涂有罩面漆的 防火涂料涂层燃烧膨胀发泡层的状态。 表 3 涂层 的防火性能 萼 “ fq ／m／ra m I]／m in f]泡／m in 炭 质 层 结 构 编 号 厚 度 倍 率 ／倍 时 l 1 ． 9 5 8 4 l 8 ．0 1 2 发泡均匀、 密实、 何强度 2 2 ． 1 O 8 1 1 5 ．4 1 1 发泡均匀、 密实、 柯强度 图 1 未涂罩面漆的防火涂料涂层燃烧膨胀发泡层状态 图 2涂有罩。面漆 的防火涂料涂层燃烧膨胀发泡层状态 从表3 可以看出， 1 和 2 两个样品的耐火时间、 发泡倍 率和发泡时间大致相当。从图1 和图2 可以看出， 1 和2 的 发泡层状态和结构也无明显差异。 因此， 配套专用防腐罩面漆 对防火涂层本身的防火性能影响小大。 3 防火涂料的性能 在之前研究水性超薄型钢结构防火涂料的基础上，结合 本文研究的专用防腐罩面漆形成的防火防腐复合涂层， 按 J G ／ T 2 2 4 --2 0 0 7 建筑用钢结构防腐涂料 和G B 1 4 9 0 7 --2 0 0 2 冈 结构防火涂料 进行性能测试， 结果见表4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 丁志明， 等 超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的研究 表 4 水性超薄型钢结构防火防腐复合涂层的性能 项目 技术要求 测试结果 粘 结强度／ MP a 耐水性 耐冷热循环 耐火性能 耐曝热性 耐湿热 性 耐酸性 1 0 ％H S O 4 耐盐性 3 ％N a C 1 耐盐雾性 ≥ U．2 U O． 3 5 ≥2 4 h ， 涂层无起泡 、 发泡 、 脱落 符合 ≥1 5次， 涂层无开裂、 剥落、 起泡 符合 涂层厚度 2 ．0 0 0 ． 2 0 m m， 涂层厚度 2 ． 1 0 耐火时间≥1 ．0 h m mm， 1 ． 3 5 h ≥7 2 O h ， 涂层应无起层 、 脱落 、 舛A 空鼓 、 开裂 伺 ≥5 0 4 h ， 涂层应无起层 、 脱落 ’ 符合 1 2 0h ， 涂层无异常 符合 1 2 0h ， 涂层无异常 符合 5 0 0 h ， 无起泡 、 无脱落 符合 注 ①梁试件最人挠度L d 2 0 2 8 1 ． 5 m m 。 为试件计算跨度 ， Lo 5 6 3 0mm。 4 结论 1 超薄型钢结构防火涂料用防腐罩面漆的成膜物质采 用纯丙乳液时， 涂层具有优异的防腐性能。 2 涂有防腐罩面漆的防火涂层与未涂防腐罩面漆的防 火涂层的防火性能相当，配套专用防腐罩面漆对防火涂层本 身的防火性能影响不大。 3 本文研究的配套专用防腐罩面漆与之前研究的水性 超薄型钢结构防火涂料形成的防火防腐复合涂层的性能符合 J G ／ r I ’ 2 2 4 --2 0 0 7 和G B 1 4 9 0 7 --2 0 0 2 标准要求。 参考文献 [ 1 】 虞兆年． 防腐蚀涂料和涂 装f M】 一B 京 化学工业出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 吴宗汉 ， 谭 志军， 候文武， 等． 膨胀型防火涂料碳质层的质量及l舫 火性能影响因素『 J ] ． 涂料工业， 2 0 0 4 ， 3 4 2 4 3 ～ 4 6 ， 6 4 ． [ 3 ] 王 国建 ， 陈明杭 ， 刘 玲， 等氯 化 石蜡在水性钢结构防火涂料中 的 应用 I J 1． 涂料工业， 2 0 0 5 ， 3 5 2 2 6 2 7 ． [ 4 】 刘成楼 ． 室 内水性 薄涂 型钢结构 防火涂 料的研制[ J 】 ．现代 涂料与 涂装 ， 2 0 0 7 3 6 - 9 ． 【 5 ] 王新刚． 可膨胀石墨在膨胀 型钢结构防火涂 料中的应用 与发展 现代涂料 与涂 装， 2 0 0 7 6 1 0 1 3 ． A 上接第 5 4页 相比， 在生产过程中螺杆的扭矩和熔压值在降低， 熔温基本不 变。这可能是活化盐泥的作用， 改善了填料与P V C的相容性 和物料的流动性，而造成扭矩和熔压降低。但不影响挤出成 型。 表 3 P V C异型材的性能测试结果对比 项 目 标 准 要 求 竺 活化盐泥填充 轻质 C a C O ， 填充 落锤冲击试验／ 个 ≤1 ／ 1 0不破 裂 火面、 小面 O 大面 1 ／ 1 0 、 小面 0 尺寸变化率／ ％ 2 ． 5 2 - 2 1 ．9 加热后状态 无气泡、 裂痕、 麻点 合格 合格 维卡软化温度／ ℃ ≥8 3 8 7 8 5 焊角强度／ N 3 0 0 0 3 8 2 9 3 2 2 0 由表 3 可见，落锤冲击试验结果活化盐泥配方生产的 P V C异型材落锤冲击试验合格， 而普通配方有 1 处大面 1 个 试样不合格； 活化盐泥填充比C a C O 填充P V C生产的异型 材， 在焊角强度方面得到显著提高。 试验结果表明， 活化盐泥可改善P V C ／ A C R复合材料界面 的粘结强度。同时， 适当增加活化盐泥的用量， 可改善物料的 流动性和加工性能， 使异型材的力学性能得到提高。 3 结论 1 盐泥经活化后， 能把无 机材 料和高分子材料的 界面连 接起来， 形成网状结构， 增加相互问的键合力， 提高P V C ／ A C R 复合材料的力学性能。 2 盐泥中的组分可吸收中和 P V C受热放出的H C 1 ， 并 可部分取代P V C分予链上的活泼氯原予， 使物料的稳定性得 到改善。 3 盐泥经偶联剂表面处理后填充到P V C 异型材中， 可 进一步改善物料的加工性能和热稳定性， 使产品表面更光滑， 冲击强度得到提高。 参考文献 【 l 1 杨智 明， 刘 莉， 许淑贞 ， 等． 盐泥对 P V C热稳 定作用 的研 究『 J 1 _ 塑 料] 、 I ， l 9 9 3 1 4 4 4 6 ． A N E W BUl L DI NG MAT E RI AL S 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m