摘  要：本发明公开了一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料，涉及防火涂料技术领域，包括植物纤维1～5份；水泥20～60份；轻质填料20~50份；耐火填料10～35份；助剂0.1～0.5份。其中植物纤维为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维中的一种或多种；所述种子纤维为棉或木棉种子表皮的单细胞纤维；所述韧皮纤维是从亚麻、苎麻、黄麻、竹子表皮取得的单纤维或工艺纤维；所述叶纤维是从剑麻、蕉麻的叶子或叶鞘上取得的工艺纤维；所述果实纤维是从椰子表皮取得的纤维。本发明提供的涂料涂覆在钢材的外面，发生火灾时，防火涂料中的植物纤维先炭化，随着温度的升高，炭化纤维变成二氧化碳气体，在防火涂层内留下较多孔隙，该空洞可以提高隔热效果，提高防火涂料的隔热效果。

 

技术要点

1.一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，包括如下重量组分的物质：植物纤维1～5份；

水泥20～60份；

轻质填料20～50份；

耐火填料10～35份；

助剂0.1～0.5份。

2.根据权利要求1所述的一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述植物纤维为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维中的一种或多种；所述种子纤维为棉或木棉种子表皮的单细胞纤维；所述韧皮纤维是从亚麻、苎麻、黄麻、竹子表皮取得的单纤维或工艺纤维；所述叶纤维是从剑麻、蕉麻的叶子或叶鞘上取得的工艺纤维；所述果实纤维是从椰子表皮取得的纤维。

3.根据权利要求1所述的一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述轻质填料包括如下重量组分的物质：膨胀珍珠岩6～13份、硅藻土5～11份、火山灰5～14份、玻璃珠4～12份。

4.根据权利要求1所述的一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述耐火填料包括如下重量组分的物质：云母2～8份、碳化硅3～7份、白云石1～6份、高岭土2~6份、氧化铝2～8份。

5.根据权利要求1所述的一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料，其特征在于，所述助剂包括如下重量组分的物质：羧甲基纤维素0.04～0.2份、胶粉0.03～0.1份、表面活性剂K120.02～0.1份、OPA邻苯二甲醛0.01～0.1份。

6.如权利要求1～5任一项所述含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将植物纤维粉碎，过筛或气流吹出，得植物纤维；

S2：将膨胀珍珠岩、硅藻土、火山灰、玻璃珠按重量配比混合均匀，得轻质填料；

S3：将云母、碳化硅、白云石、高岭土、氧化铝按重量配比混合均匀，得耐火填料；

S4：将羧甲基纤维素、胶粉、表面活性剂K12、OPA邻苯二甲醛按配比混合均匀得助剂；

S5：将纤维颗粒、轻质填料、耐火填料投入搅拌釜中，得到混合料；

S6：向上述混合料中加入水泥并继续搅拌，搅拌过程中加入助剂，待混合均匀即得非膨胀型钢结构防火涂料。

7.根据权利要求6所述的一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中水泥分三批次加入，加入过程中持续搅拌。

8.根据权利要求6或7所述的一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中助剂可采用喷雾的方式喷入，喷入的过程中搅拌釜持续搅拌。

 

技术领域

本发明涉及防火涂料技术领域，具体为一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料。

 

背景技术

防火涂料是通过将涂料涂覆于被保护基材的表面，以提高材料的耐火能力，减缓火焰蔓延传播速度，或在一定时间内能阻止燃烧。钢材在建筑行业应用十分广泛，是主要的建筑结构之一，使用钢材建造房屋有很多的优点，如强度高、自重轻、建筑结构多样等。钢结构虽然硬度很大，且不能燃烧，但当其自身温度达到538℃时，其机械性能如抗压强度、弹性模量、屈服点等会大大降低，不能再承载重物，所以钢结构的建筑物发生火灾时，钢材升温到一定温度便会产生变形坍塌，严重的会危害人民生命财产安全。

所以就需要在钢结构的外面涂布防火涂料以达到对钢结构防火的目的，目前常用的防火涂料又膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料，膨胀型防火涂料由有机树脂、发泡剂等制备而成，遇到火时，会膨胀产生多空炭质层进行隔热防火；非膨胀型防火涂料由难燃或不燃的无机绝缘材料制作而成，遇到火时不膨胀，通过涂料本身来进行隔热防火。膨胀型防火涂料的耐火时间为1～2h，非膨胀型防火涂料的耐火时间为2～3h。钢结构发生火灾时，要尽可能多的为消防灭火和安全疏散争取宝贵的时间，以减少损失，所以对与钢结构的防火，必须选用耐火时间较长的非膨胀型耐火材料。

 

发明内容

本发明的目的在于利用高温时植物纤维被烧蚀时留下的孔隙，提高防火涂料隔热效果的特性，制备一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料，包括如下重量组分的物质：

植物纤维1～5份

水泥20～60份

轻质填料20～50份

耐火填料10～35份

助剂0.1～0.5份

进一步地，所述植物纤维为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维中的一种或多种；所述种子纤维为棉或木棉种子表皮的单细胞纤维；所述韧皮纤维是从亚麻、苎麻、黄麻、竹子表皮取得的单纤维或工艺纤维；所述叶纤维是从剑麻、蕉麻的叶子或叶鞘上取得的工艺纤维；所述果实纤维是从椰子表皮取得的纤维。

进一步地，所述轻质填料包括如下重量组分的物质：膨胀珍珠岩6～13份、硅藻土5~11份、火山灰5～14份、玻璃珠4～12份。

进一步地，所述耐火填料包括如下重量组分的物质：云母2～8份、碳化硅3～7份、白云石1～6份、高岭土2～6份、氧化铝2～8份。

进一步地，所述助剂包括如下重量组分的物质：羧甲基纤维素0.04～0.2份、胶粉0.03～0.1份、表面活性剂K120.02～0.1份、OPA邻苯二甲醛0.01～0.1份。

如上所述含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将植物纤维粉碎，过筛或气流吹出，得纤维颗粒；

S2：将膨胀珍珠岩、硅藻土、火山灰、玻璃珠按重量配比混合均匀，得轻质填料；

S3：将云母、碳化硅、白云石、高岭土、氧化铝按重量配比混合均匀，得耐火填料；

S4：将羧甲基纤维素、胶粉、表面活性剂K12、OPA邻苯二甲醛按配比混合均匀得助剂；

S5：将纤维颗粒、轻质填料、耐火填料投入搅拌釜中，得到混合料；

S6：向上述混合料中加入水泥并继续搅拌，搅拌过程中加入助剂，待混合均匀即得非膨胀型钢结构防火涂料。

进一步地，所述步骤S6中水泥分三批次加入，加入过程中持续搅拌。

进一步地，所述步骤S6中助剂可采用喷雾的方式喷入，喷入的过程中搅拌釜持续搅拌。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的防火涂料中包含植物纤维，可降低涂料成本，且达到废物利用的目的。

(2)本发明提供的涂料涂覆在钢材的外面，发生火灾时，随着温度的升高，防火涂料中的植物纤维先炭化，随着温度的升高，炭化纤维变成二氧化碳气体，使得钢材表面的防火涂料层形成很多空洞，该空洞可以提高隔热效果，并有效降低导热系数。

(3)本发明提供的涂料制备过程简单，植物纤维在涂料中可以起到骨架作用，增加其他组分的附着位点，增强涂料本身的强度。

 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

本实施例提供一种含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料，包括植物纤维2份；水泥20份；轻质填料20份；耐火填料10份；助剂0.1份。其中植物纤维为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维中的一种或多种；所述种子纤维为棉或木棉种子表皮的单细胞纤维；所述韧皮纤维是从亚麻、苎麻、黄麻、竹子表皮取得的单纤维或工艺纤维；所述叶纤维是从剑麻、蕉麻的叶子或叶鞘上取得的工艺纤维；所述果实纤维是从椰子表皮取得的纤维。

轻质填料包括如下重量组分的物质：膨胀珍珠岩6份、硅藻土5份、火山灰5份、玻璃珠4份；耐火填料包括如下重量组分的物质：云母2份、碳化硅3份、白云石1份、高岭土2份、氧化铝2份；助剂包括如下重量组分的物质：羧甲基纤维素0.04份、胶粉0.03份、表面活性剂K120.02、OPA邻苯二甲醛0.01份。

采用上述组分制备防火涂料的方法包括以下步骤：

S1：将植物纤维粉碎，过筛或气流吹出，得细小的纤维颗粒；

S2：将膨胀珍珠岩、硅藻土、火山灰、玻璃珠按重量配比混合均匀，得轻质填料；

S3：将云母、碳化硅、白云石、高岭土、氧化铝按重量配比混合均匀，得耐火填料；

S4：将羧甲基纤维素、胶粉、表面活性剂K12、OPA邻苯二甲醛按配比混合均匀得助剂；

S5：将纤维颗粒、轻质填料、耐火填料投入搅拌釜中，搅拌均匀得到混合料；

S6：向上述混合料中分三批次加入水泥并继续搅拌，加入过程中持续搅拌，搅拌过程中采用喷雾的方式喷入助剂，喷入的过程中搅拌釜也要持续搅拌，待混合均匀即得非膨胀型钢结构防火涂料。

实施例2

基于实施例1，各组分的配比还可以是植物纤维3份；水泥40份；轻质填料33份；耐火填料22份；助剂0.3份。

轻质填料包括如下重量组分的物质：膨胀珍珠岩8份、硅藻土7份、火山灰10份、玻璃珠8份；耐火填料包括如下重量组分的物质：云母4份、碳化硅5份、白云石4份、高岭土4份、氧化铝5份；助剂包括如下重量组分的物质：羧甲基纤维素0.1份、胶粉0.06份、表面活性剂K120.08份、OPA邻苯二甲醛0.06份。

实施例3

基于实施例1，各组分的配比还可以是植物纤维5份；水泥60份；轻质填料50份；耐火填料35份；助剂0.5份。其中植物纤维为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维、果实纤维中的一种或多种；所述种子纤维为棉或木棉种子表皮的单细胞纤维；所述韧皮纤维是从亚麻、苎麻、黄麻、竹子表皮取得的单纤维或工艺纤维；所述叶纤维是从剑麻、蕉麻的叶子或叶鞘上取得的工艺纤维；所述果实纤维是从椰子表皮取得的纤维。

轻质填料包括如下重量组分的物质：膨胀珍珠岩13份、硅藻土11份、火山灰14份、氧化铝8份份、玻璃珠12份；耐火填料包括如下重量组分的物质：云母8份、碳化硅7份、白云石6份、高岭土6；助剂包括如下重量组分的物质：羧甲基纤维素0.2份、胶粉0.1份、表面活性剂K120.1份、OPA邻苯二甲醛0.1份。

将上述实施例1～3制备的含植物纤维的非膨胀型钢结构防火涂料进行试验，试验标准为GB14907-2018，试验结果如下表：

本发明提供的涂料涂覆在钢材的外面，发生火灾时，随着温度的升高，防火涂料中的植物纤维先碳化，使得钢材表面的防火涂料层形成很多空洞，该空洞可以提高隔热效果，并有效降低导热系数，从上表可知，本发明制备的防火涂料耐火极限达3h，且具有较低的隔热效率。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

 

摘自国家发明专利，发明人：何世家，张天昊，唐胜利，张秉浩，颜明强，刘军军，戚天游，申请号：202310605639.1，申请日：2023.05.26