一种钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂及防火涂料

技术领域

本发明属于化工领域，涉及合成树脂，具体涉及一种钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂及防火涂料。 

背景技术

防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。 

钢结构在我国建筑业的应用具有非常广阔的前景，根据国内外有关资料报道及有关机构的试验和统计数字表明，钢结构建筑的耐火性能较砖石结构和钢筋混凝土结构差。钢材的机械强度随温度的升高而降低，在5000℃左右，其强度下降到40％～50％，钢材的力学性能，诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降，很快失去支撑能力，导致建筑物垮塌。因此，对钢结构进行保护势在必行。由于钢结构大部分都是在室外，涂刷防火涂料时还受到气候条件的影响，在防火涂料中很多功能性填料都是亲水性物质，在连续雨天气候下，涂刷的防火涂料极易吸水引起鼓包，开裂，脱落等现象，所以防火涂料除了有很好的防火性能以外防水性能在实际施工中也非常重要。很多的防火涂料生产厂家在生产防火涂料时主要注重了防火性能而忽视了涂料的耐水性能在有些雨季较多的地区施工过程中，耐水性能太差，很多涂刷完成的防火涂料在雨水冲刷下很快就引起鼓包，脱落，导致工程返工很多很多。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂。 

针对现有防火涂料大都存在耐水性能差的问题，有必要在保证涂料防火性能的同时提高涂料的耐水性能，而防火涂料耐水性主要从两方面来加以提高。一方面提高功能性填料的耐水性能，另一方面提高涂料用合成树脂的性能从而来提高涂料的耐水性能，来满足市场的实际需要，本发明主要从合成树脂方面着手来提高涂料的耐水性能。本发明的另一目在于提供一种防火涂料。 

本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 

一种钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂，按重量份计包括以下组分：垫底料A组分250~550份、混合单体B组分293~619份、补加组分42~86份和兑稀组分80~120份； 

其中，所述的垫底料A组分包含以下组分：二甲苯200~400份和树脂中间体M-50  50~150份； 

所述的混合单体B组分包含以下组分：甲基丙烯酸甲酯130~230份、甲基丙烯酸丁酯30~80份、丙烯酸丁酯50~110份、苯乙烯60~130份、丙烯酸异辛酯20~60份和TBPB引发剂3~9份； 

所述的补加组分包含以下组分：TBPB 2~6份和二甲苯40~80份； 

所述的兑稀组分为二甲苯。 

优选的，上述的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂各组分的含量为：垫底料A组分330~370份、混合单体B组分374~538份、补加组分53~75份和兑稀组分90~110份； 

其中，所述的垫底料A组分包含以下组分：二甲苯250~350份和树脂中间体M-50 80~120份； 

所述的混合单体B组分包含以下组分：甲基丙烯酸甲酯160~200份、甲基丙烯酸丁酯40~70份、丙烯酸丁酯60~100份、苯乙烯80~110份、丙烯酸异辛酯30~50份和TBPB引发剂4~8份； 

所述的补加组分包含以下组分：TBPB 3~5份和二甲苯50~70份。 

上述的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂，按重量份计所述的树脂中间体M-50包含以下组分：丙烯酸30~50份、环氧树脂609  800~1100份、催化剂0.1~1份、二甲苯600~800份和正丁醇230~370份。优选的，所述的树脂中间体M-50中各组分的含量为：丙烯酸35~45份、环氧树脂609  900~1020份、催化剂0.1~0.8份、二甲苯650~750份和正丁醇260~340份。树脂中间体M-50是环氧改性丙烯酸树脂中间产品。 

所述的催化剂优选为N,N－二甲基乙醇胺、N,N－二甲基甲酰胺或三乙胺中的任意一种。 

上述树脂中间体M-50的制备方法为：按比例将丙烯酸、环氧树脂609和催化剂投入反应釜，升温至100~140℃，开动搅拌，在140~160℃反应2~4小时，缓慢升温至170~190℃，连续酯化反应至树脂酸值≤4 mgKOH，然后降温至150℃以下，按比例加入二甲苯和正丁醇兑稀，搅拌均匀，过滤，放料，备用。 

上述的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂的制备方法为： 

（1）制备混合单体B组分：按比例将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯和TBPB引发剂混合均匀； 

（2）按比例将垫底料A组分投入反应釜，反应釜升温至135±2℃，滴加混合单体B组 分，3小时内均匀滴加完毕后，保温2~4小时，滴加1/2量的补加组分，保温0.5~2小时，滴加剩余量的补加组分，保温2~4小时，加入兑稀组分，搅拌均匀，降温至80℃以下，过滤，包装。 

一种防火涂料，按重量百分含量计包含以下组分：上述的用环氧改性丙烯酸树脂20%~40%、582-2氨基树脂 2%~8%、氯化石蜡-70  1%~6%、APP（多聚磷酸铵）10%~26%、三聚氰胺2%~10%、季戊四醇10~20%、钛白粉2%~8%、硅灰粉2%~8%、硼酸辛1%~5%、200#溶剂2%~10%和醋酸丁酯1%~8%。 

优选的，各组分的含量为：上述的用环氧改性丙烯酸树脂25%~35%、582-2氨基树脂 3%~7%、氯化石蜡-70 2%~5%、APP（多聚磷酸铵）13%~23%、三聚氰胺3%~9%、季戊四醇12~18%、钛白粉3%~7%、硅灰粉3%~7%、硼酸辛1%~4%、200#溶剂4%~9%和醋酸丁酯2%~7%。 

氯化石蜡-70作为阻燃剂使用。APP（多聚磷酸铵），一般选用高分子的APP，耐水性好。 

本发明技术方案中所涉及的原料除特别说明外，均可通过市场购买获得。 

本发明的有益效果： 

本发明通过提高涂料用合成树脂的性能来提高涂料的耐水性能，来满足市场的实际需要，本发明提供的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂应用在防火涂料中在保持涂料其他性能的前提下，可显著提高涂料的耐水性能。 

具体实施方式

实施例1 制备树脂中间体M-50 

按重量份计，树脂中间体M-50中各组分重量份为： 

制备方法为：按比例将丙烯酸、环氧树脂609和催化剂（N,N－二甲基乙醇胺）投入反应釜，升温至130℃，开动搅拌，在150℃反应3小时，缓慢升温至180℃，连续酯化反应 至树脂酸值≤4 mgKOH，然后降温至150℃以下，按比例加入二甲苯和正丁醇兑稀，搅拌均匀，过滤，放料，备用。 

实施例2  制备树脂中间体M-50 

按重量份计，树脂中间体M-50中各组分重量份为： 

催化剂为N,N－二甲基甲酰胺，制备方法同实施例1。 

实施例3  制备树脂中间体M-50 

按重量份计，树脂中间体M-50中各组分重量份为： 

催化剂为三乙胺，制备方法同实施例1。 

实施例4 制备钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂 

按重量份计，各组分的含量为：垫底料A组分400份、混合单体B组分456份、补加组分64份和兑稀组分100份； 

垫底料A组分中各组分重量份为： 

二甲苯：                       300 

实施例1制备的树脂中间体M-50：100 

混合单体B组分中各组分重量份为： 

补加组分中各组分重量份为： 

TBPB引发剂：     4 

二甲苯：          60 

兑稀组分： 

二甲苯：          100 

总  量：            1020 

钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂的制备方法为： 

（1）制备混合单体B组分：按比例将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸异辛酯和TBPB引发剂混合均匀； 

（2）按比例将垫底料A组分投入反应釜，反应釜升温至135±2℃，滴加混合单体B组分，3小时内均匀滴加完毕后，保温3小时，滴加1/2量的补加组分，保温1小时，滴加剩余量的补加组分，保温3小时，加入兑稀组分，搅拌均匀，降温至80℃以下，过滤，包装。 

实施例5 制备钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂 

按重量份计，各组分的含量为：垫底料A组分330份、混合单体B组分374份、补加组分53份和兑稀组分90份； 

垫底料A组分中各组分重量份为： 

二甲苯：                          250 

实施例1制备的树脂中间体M-50：    80 

混合单体B组分中各组分重量份为： 

补加组分中各组分重量份为： 

TBPB引发剂：           3 

二甲苯：          50 

兑稀组分： 

二甲苯：          90 

总  量：             847 

钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂的制备方法同实施例4。 

实施例6 制备钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂 

按重量份计，各组分的含量为：垫底料A组分470份、混合单体B组分538份、补加组分75份和兑稀组分110份； 

垫底料A组分中各组分重量份为： 

二甲苯：                           350 

实施例1制备的树脂中间体M-50：    120 

混合单体B组分中各组分重量份为： 

补加组分中各组分重量份为： 

TBPB引发剂：           5 

二甲苯：          70 

兑稀组分： 

二甲苯：          110 

总  量：             847 

钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂的制备方法同实施例4。 

实施例7 制备防火涂料 

防火涂料中各组分的重量百分含量为：实施例4制备的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂（固含量50%）30%、582-2氨基树脂 5%、氯化石蜡-70  3.5%、APP（多聚磷酸铵）18%、三聚氰胺6%、季戊四醇15%、钛白粉5%、硅灰粉4.5%、硼酸辛2.5%、200#溶剂6.5%和醋酸丁酯4%。 

按比例将实施例4制备的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂、582-2氨基树脂、氯化石蜡-70、APP（多聚磷酸铵）、三聚氰胺、季戊四醇、钛白粉、硅灰粉、硼酸辛、200#溶剂和醋酸丁酯混合均匀制得防火涂料。 

实施例8制备防火涂料 

实施例4制备的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂（固含量50%）25%、582-2氨基树脂4%、氯化石蜡-70  4%、APP（多聚磷酸铵）15%、三聚氰胺8%、季戊四醇16%、钛白粉6%、硅灰粉6%、硼酸辛3%、200#溶剂8%和醋酸丁酯5%。 

按比例将实施例4制备的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂、582-2氨基树脂、氯化石蜡-70、APP（多聚磷酸铵）、三聚氰胺、季戊四醇、钛白粉、硅灰粉、硼酸辛、200#溶剂和醋酸丁酯混合均匀制得防火涂料。 

实施例9制备防火涂料 

实施例4制备的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂（固含量50%）35%、582-2氨基树脂 6%、氯化石蜡-70 3%、APP（多聚磷酸铵）20%、三聚氰胺4%、季戊四醇14%、钛白粉4%、硅灰粉3%、硼酸辛2%、200#溶剂5%和醋酸丁酯4%。 

按比例将实施例4制备的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂、582-2氨基树脂、氯化石蜡-70、APP（多聚磷酸铵）、三聚氰胺、季戊四醇、钛白粉、硅灰粉、硼酸辛、200#溶剂和醋酸丁酯混合均匀制得防火涂料。 

比较例1 

防火涂料中各组分的重量百分含量为：固含量50%的丙烯酸树脂（市售，HBP2050，无锡市虎皇漆业有限公司）30%、582-2氨基树脂 5%、氯化石蜡-70  3.5%、APP（多聚磷酸铵）18%、三聚氰胺6%、季戊四醇15%、钛白粉5%、硅灰粉4.5%、硼酸辛2.5%、200#溶剂6.5%和醋酸丁酯4%。 

按比例将丙烯酸树脂、582-2氨基树脂、氯化石蜡-70、APP（多聚磷酸铵）、三聚氰胺、季戊四醇、钛白粉、硅灰粉、硼酸辛、200#溶剂和醋酸丁酯混合均匀制得防火涂料。 

实施例7~9和比较例1制备的防火涂料性能检测结果见表1. 

表1实施例7~9和比较例1制备的防火涂料性能检测结果 

结果显示，用实施例4制备的钢结构防火涂料用环氧改性丙烯酸树脂制备的防火涂料与采用现有的丙烯酸树脂制备的防火涂料的耐火极限、粘性强度和耐冻融循环性性能相差不大，但是耐水性能显著高于比较例1制备的防火涂料。