非膨胀型钢结构高层建筑钢构件专用防火涂料的研制和应用.pdf

非膨胀型钢结构高层建筑钢构件 专用防火涂料的研制和应用 杨德。何敏婷。郝智平4 ①兰州应通特种材料研究所，7 3 0 0 2 0 ②北方涂料l , l k 研究设计院，兰州7 3 0 0 2 0 摘要介绍了钢结构高层建筑钢材构件专用阻燃隔热防火涂料的研制和应用． 选用新型隔热性能优良的聚有机硅氧为基料．加入耐高温、阻燃、膈热性 能优良的颜填料及优良的化学反应型复合型阻燃剂．隔热防火荆和N 一 7 、N ～9 高效固化剂．配制成G T 系列常温固化铜结构高层建筑钢铁构件 专用防火隔热涂料，该类涂料过火时间大于3h 以上 9 0 0 ℃明火 。， 关键词有机硅树脂耐高温隔热防火涂料固化剂 随着我国钢结构高层建筑迅速增多，对钢材构件的隔热防火性能要求越来越高，特别 是美国9 11 事件后世界各国对钢铁结构的高层建筑中钢材的隔热防火性能要求更高，一 般要求钢材的过火时间由4 5r a i n 延长到3h 以上，给消防救护人员有充足的时间，最大限 度地减少高层建筑物和工作人员的损失。本所在研制化肥厂、核电站专用隔热防火涂料的 基础上，为钢结构高层建筑研制了高层建筑钢构件专用的隔热防火涂料，其特点是隔热防 火效果优良，过火时不放出任何有毒有害气体，钢材的过火时间延长在3h 以上。3h 基本 上满足了消防和救护人员的最大时间需求和钢铁构件不被软化 钢铁构件温度不大于3 0 0 ℃ ，其隔热防火性能基本满足了钢结构高层建筑的新的设计技术要求。 l 试验部分 1 ．1 基料的选择 根据钢结构高层建筑的特殊要求，采用新型改性聚有机硅氧烷基料和N 一7 、N 一9 高 效自催化型固化剂，加入复合型阻燃隔热剂，配制成室温固化、过火时间大于3h 的隔热防 火涂料。该类涂料过火时为吸热反应，生成新的硅酸盐类，不放出任何有毒有害气体，过火 反应中有定量的水分产生起到降温隔热作用。 1 ．2 颜填料的选择 1 ．2 ．1 填料 主要选择硅酸盐类填料如云母、滑石粉、气象二氧化硅、瓷土等，它们具有优良的耐高 温、耐化学介质、阻燃、隔热性能，而且具有一定量的活性基，与有机硅配合过程能和硅羟基 发生反应，从而形成新型的硅拱结构，同时能在过火反应中吸收大量的热量，提高涂料的隔 热防火性能。 1 ．2 ．2 颜料 选择耐高温阻燃防火性能优良的颜料。黑色铬铁黑、二氧化锰；蓝色铁蓝；红色 镉红、铁红、云母氧化铁红；黄色镉黄；白色钛白、锑白；绿色氧化铬绿、银灰色、浮型 铝粉浆。 8 8 第六届全陶涂料与涂蕞技术信患交流会 2 0 0 3 半g 月．膏岛 I ．2 ．3 防腐剂的选择 选择比铁元素活泼的金属锌作为电化学原电池的防腐剂，云母氧化铁作为防腐隔离剂。 1 ．2 ．4 偶联剂 为了提高该类涂料和钢铁构件的附着力 剂，如含乙氧基的硅烷等。 1 ．3 阻燃隔热防火剂的选择 选择性能优良的复合型阻燃隔热防火剂 氢氧化铝等，试验方法如图1 所示。 选择了含有一定量反应活性基的有机硅偶联 主要成分为二溴联苯醚、二氧化钛、多结晶水 图l石油火焰烧烤样板示意 1 样板背火处3 0 0 ℃ 2 一样板水平夹角3 0 0 3 一样板 4 一石油火焰9 0 ℃。 样板在9 0 0 ～11 0 0 ℃石油火焰下烘烤了3h ，涂膜不燃，过火后涂膜完好，涂膜防火性 能不变，经测验涂层表面温度为9 0 0 ～11 0 0 ℃，涂膜保护的钢铁样板为3 0 0 ℃，涂膜隔热降 温为火焰温度的2 ／3 ，隔热、降温效果良好。 1 ．4 固化剂选择和研究 选择自催化型高效常温干固化剂N 一7 、N 一9 ，固化剂用量N 一7 为漆基的0 ．5 ％～ 1 ．5 ％、N 一9 为2 ．O ％～3O ％。反应动力学研究表明该固化反应为一级反应；反应热力学研 究表明，表观固化反应活化能为6 5k J ／m o l ，该活化能对一般有机反应来说是十分低的，因 此该类固化剂是十分优良的室温自干型固化剂。 2 试验结果 列出了各种有机硅常温白干型耐热、阻燃隔热防火涂料的性能，研制的该类涂料包括 防腐耐热底漆，耐热、隔热、阻燃防火面漆，见表1 、表2 。 表1 各种耐热隔热防火涂料性能 各两道 3 应用 该类涂料己大量地使用于钢铁结构高层建筑和钢铁结构的高大设备上，如兰卅I 飞天大 厦 2 0 层 的上下水管、安全梯、煤气管、电缆电线外套等；大型化肥厂的造粒塔 3 01 “ ／1 以 第六届全田涂料与涂蓑技术信息交巍会 2 0 0 3 半8 月于岛 8 9 上 ，如甘肃张掖化肥厂造粒塔的安全梯、支撑平台、安全护栏等；国营4 0 4 厂核乏料处理厂 的高层钢屋架；宁夏化工总厂、陕西渭河化肥厂气化炉外壁、支撑件、贯穿件、支承平台，安 全梯等。 表2 复台涂底性能 沣①G ’1 11 底漆．G r 1 1 4 面漆；②G T 一4 底漆．G 。』 4 麻漆。 该类涂料也是大型库码头、飞机库、大型石油库、体育馆、剧场、航天发射架等钢铁构件 最理想的隔热阻燃防火涂料。 4 结论 以新型改性聚有机硅氧烷为漆基，耐高温颜填料和高效复合型阻燃隔热剂及N 一7 、 N 一9 固化剂配制的C T 一1 1 4 常温白干型有机硅耐高温阻燃隔热防火涂料，可长期耐4 5 0 ℃高温，失火时耐9 0 0 ℃，3h ，是各类钢结构高层建筑防火涂料的最佳选择。 该类非膨胀型防火涂料，在化肥工业、炼油工业、核能工业、冶金工业等室外使用可满 足5 ～8 年一次的大修要求，在钢结构高层建筑室内钢铁构件使用寿命可达2 0 年以上。该 类涂料是钢铁结构高层建筑钢铁构件隔热、阻燃、防火理想的涂料。 9 0 第六届全田涂料与涂簟技术信息爽流会 2 0 0 3 半8 月青岛