一種厚型鋼結構防火防輻射涂料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于涂料技術領域，更具體地，本發明涉及一種厚型鋼結構防火防輻射涂 料。
【背景技術】
[0002] 隨著工業化進程的發展，尤其是在大中型城市的建設當中，鋼結構以其快速方便 的施工優越性，已經成為很重要的一個建筑應用材料，作為金屬材質的鋼構建設，多應用于 標準廠房、大型體育場館、機場、橋梁、立體車庫以及核建筑物中。但鋼結構的耐火性能且遠 不如磚混結構，鋼材的臨界溫度為540Γ，達到這一溫度，它的承載能力將降低一半左右。一 般的火災中，15min左右即可達到這一溫度，從而導致建筑物的坍塌。這一特性決定了鋼結 構建筑物必須采取相應的防火措施，通常會在鋼結構表面涂刷防火涂料以保證其耐火性 能。此外，用于核建筑物，如核電站時，還希望上述防火涂料同時具備防福射的功能，這樣可 以避免使用鉛板，既減少成本，又可減少中毒的發生。
[0003] 現有技術中使用的厚型鋼結構防火涂料，一方面，僅僅能起到一些耐風蝕作用，無 法與鋼結構很好的粘固在一起，使用壽命短，另一方面，也不具備防輻射的功能，難以使用 在核建筑物中。
[0004] 因此，非常需要通過配方的改進，提供一種能夠與鋼結構基層很好的結合在一起， 使其壽命長，粘結性能好且具備優異的防火、防輻射功能的涂料。
【發明內容】
[0005] 為了解決上述問題，本發明的一個方面提供一種厚型鋼結構防火防輻射涂料，由 粉料和水組成，按重量比例計，所述粉料與水比例為1:0.6-1:1.5;所述粉料按重量份數計， 包括以下成分： 防火填料 20-50份 主粘合劑 35-45份
[0006] 輔助粘合劑 3-8份 硅灰石粉 5-15份 云母粉 7-15份 雙氨基聚乙二醇修飾超支化聚吡嚨 8-15份
[0007] 聚苯并咪唑改性介孔硅 8-] 5份 KH-560 545份 氧化石墨烯 5-15份；
[0008] 優選地，所述粉料與水比例為1:1.4;所述粉料按重量份數計，包括以下成分： 防火填料 45'份 主粘合劑 40份 輔助粘合劑 6份 硅灰石粉 It份
[0009] 云母粉 10份 雙氨基聚乙二醇修飾超支化聚歌嚨 9份 聚苯并咪唑改性介孔硅 10份 KH-560 12 份 氧化石墨烯 .10份。
[0010] 在一種實施方式中，所述防火填料為膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、空心玻璃微珠、海泡 石中的一種或幾種;優選地，所述防火填料為空心玻璃微珠。
[0011] 在一種實施方式中，所述主粘合劑為硅酸鹽水泥、高鋁水泥中的一種或兩種;優選 地，所述主粘合劑為尚錯水泥。
[0012] 在一種實施方式中，所述輔助粘合劑為聚乙烯醇。
[0013] 在一種實施方式中，所述雙氨基聚乙二醇修飾超支化聚吡嚨由以下方法制備而 成：
[0014] (1)制備萘酐封端超支化聚吡嚨溶液
[0015]在完全干燥的三口燒瓶中加入1摩爾的三酐和適量間甲酚，在惰性氣體保護下攪 拌，當三酐完全溶解后，加入0.5~1.2摩爾的四胺，在室溫下攪拌30min后，加熱至75~85 °C，反應3.5~4.5h，再在175~185 °C下，反應3.5~4.5h;反應結束后，降至室溫，即得萘酐 封端超支化聚啦呢溶液；
[0016] (2)制備雙氨基聚乙二醇修飾超支化聚吡嚨
[0017]往步驟（1)得到的萘酐封端超支化聚吡嚨溶液中，加入0.3~2摩爾的雙氨基聚乙 二醇，在惰性氣體保護下室溫攪拌30min后，加熱至75~85°C，反應3.5~4.5h，再在175~ 185 °C下，反應3.5~4.5h;反應結束后，降至室溫，把溶液倒入甲醇中，有沉淀析出；用甲醇 反復洗滌去除溶劑后過濾后，于真空烘箱中50°C下烘干22~24h，即得雙氨基聚乙二醇修飾 超支化聚吡嚨。
[0018] 在一種實施方式中，所述三酐為1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐;所述用于 制備所述雙氨基聚乙二醇修飾超支化聚吡嚨的四胺選自3,3'_二氨基聯苯胺、3,3'，4,4'_ 四氛基二苯釀、3,3'，4,4'_四氛基二苯諷、3,3'，4,4'_四氛基二苯甲酬、1，2,4,5_四氛基 苯、1，2,5,6_四氨基萘中的任意一種或多種;優選地，所述用于制備所述雙氨基聚乙二醇修 飾超支化聚吡嚨的四四胺為3,3'，4,4'_四氨基二苯醚。
[0019] 在一種實施方式中，所述雙氨基聚乙二醇的平均聚合度選自44、89、112、135、180、 226、453、1135以及2271中的任意一種;優選地，所述雙氨基聚乙二醇的平均聚合度為226。
[0020] 在一種實施方式中，所述聚苯并咪唑改性介孔硅由以下方法制備而成：
[0021 ] (1)氨基封端聚苯并咪唑預聚物的制備
[0022]將0.1摩爾四胺先溶解在含有85wt%五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后將 0.05~0.09摩爾的二酸加入到反應液中，在220°C反應15小時后，降至室溫，沉析到水中，然 后用氨水中和，過濾，于l〇〇°C下真空干燥，得到氨基封端聚苯并咪唑預聚物；
[0023] (2)硅烷改性介孔硅的制備
[0024] 在1000mL的帶有攪拌器、溫度計及冷凝管的金屬反應容器中加入去離子水100mL、 KH-560 lg后，在攪拌下緩慢地加入介孔硅20g，室溫下反應30分鐘后通過過濾得到硅烷改 性介孔硅；
[0025] (3)聚苯并咪唑改性介孔硅的制備
[0026] 在300mL的燒杯中加入上述氨基封端聚苯并咪唑預聚物1.8g，二甲基亞砜150mL， 在70°C攪拌溶解后，加入上述硅烷改性介孔硅15g并升溫至80°C攪拌混合2小時;然后將混 合物倒入去離子水中，并過濾，將濾餅在120°C真空干燥4小時得到聚苯并咪唑改性介孔硅。 [0027]在一種實施方式中，所述二酸選自己二酸、戊二酸、庚二酸、癸二酸、十二烷二酸、 對苯二甲酸、間苯二甲酸、2,2'_聯苯二甲酸、4,4'_聯苯二甲酸以及5-氨基間苯二甲酸中的 任意一種或多種;所述用于制備所述聚苯并咪唑改性介孔硅的四胺選自3,3'_二氨基聯苯 胺、3,3'，4,4'_四氨基二苯醚、3,3'，4,4'_四氨基二苯砜、3,3'，4,4'_四氨基二苯甲酮、1， 2,4,5_四氨基苯、1，2,5,6_四氨基萘中的任意一種或多種;優選地，所述用于制備所述聚苯 并咪唑改性介孔硅的四胺為3，3 二氨基聯苯胺。
[0028]與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0029] 1、聚吡嚨具有優異的耐候性，較高的強度以及良好的阻燃性能，但是一般的聚吡 嚨不具有很好的加工性能，且難與體系中的其它物質很好的相容，通過雙氨基聚乙二醇的 修飾以及選擇超支化結構，可以有效地解決相容性以及加工問題，此外，大量氨基的存在， 可以作為體系的交聯點，大大提高力學強度，超支化的特殊球形結構，可以使得涂料具有較 大的內部體積，增大分子鏈之間的距離，以進一步提高防火以及防輻射性能，從而提供了本 發明的有益技術效果。
[0030] 2、聚苯并咪唑具有優異的耐候性以及防輻射性能，通過改性介孔硅，可以大大提 高其在體系中的分散性，而且其本身也是一種交聯劑，可以完美的分布在涂料中，提高強 度。此外，介孔硅具有很強的吸附能力，且自身具有大量的微觀孔洞，可有效降低能量的傳 導效率，從而進一步提尚涂料的防火以及防福射能力。
[0031] 3、石墨烯本身可以作為生產防輻射服的主要原料，通過加入氧化石墨烯，既可以 增強涂料的防福射能力，又可以通過極性基團的大量引入，提尚體系的交聯度，從而提尚粘 結強度。
[0032] 參考以下詳細說明更易于理解本申請的上述以及其他特征、方面和優點。
【具體實施方式】
[0033] 下面通過實施例對本發明進行具體描述。有必要在此指出的是，以下實施例只用 于對本發明作進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的專業技術人員 根據上述本發明的內容做出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。
[0034] 原料：
[0035] 所有四胺、二酸均購自CTI，Sigma Aldrich，Alfa Aesar或SCRC，并且直接使用，無 需進一步純化。聚乙烯醇購自日本可樂麗，型號為PVA-224。親水性二氧化硅(干法氣相二氧 化硅），購自沈陽化工股份有限公司。介孔硅為MCM-41型，購自南京先豐納米材料有限公司。 環氧硅烷偶聯劑KH-560購自國藥集團化學試劑有限公司。氧化石墨烯購自蘇州優鋯納米材 料有限公司，型號為UG-S10。其他原料均購自阿拉丁試劑有限公司。
[0036] A1:膨脹珍珠巖
[0037] A2:空心玻璃微珠
[0038] B1:硅酸鹽水泥
[0039] B2:高鋁水泥
[0040] C1:聚乙烯醇 [0041 ] D1:硅灰石粉