一種高性能水性膨脹型防火涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能水性膨脹型防火涂料，其原料按重量份數(shù)包括：環(huán)氧改性苯丙乳液、偏高嶺土基地聚物、碳化硅、稻殼灰、新型阻燃劑、蒙脫土、丙二醇苯醚、納米氫氧化鎂、成炭催化劑、成炭劑、消泡劑、發(fā)泡劑、顏填料、分散劑、消煙劑、水；新型阻燃劑按以下工藝制備：將聚磷酸銨、雙季戊四醇、茶皂素混合均勻后加入乙醇水溶液，升溫至85-98℃后攪拌回流3-4h，在130-145℃下干燥20-30min，研磨后過250-300目篩。本發(fā)明所述高性能水性膨脹型防火涂料，其耐熱性好，強(qiáng)度高，防火性能優(yōu)異，使用壽命長。
【專利說明】一種高性能水性膨脹型防火涂料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涂料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高性能水性膨脹型防火涂料。

【背景技術(shù)】
[0002]防火涂料從防火機(jī)理來講一般分為膨脹型和非膨脹型兩類。非膨脹型防火涂料是靠其自身的高難燃或不燃性來達(dá)到阻燃防火的目的，要想達(dá)到好的防火效果必須涂得很厚，添加大量含齒素、氮、磷等阻燃劑，產(chǎn)生大量有毒氣體。膨脹型防火涂料就是涂膜受熱膨脹形成蜂窩狀炭化層，使火焰熱量受到隔離而減少或減緩對底材的傳遞，同時在高溫時涂料分解出不燃?xì)怏w，隔絕并稀釋了空氣，另外涂層在防火時發(fā)生的一系列物理和化學(xué)反應(yīng)吸收了大量熱量從而起到阻燃和延緩火焰擴(kuò)展、蔓延，為人們提供滅火的時間。膨脹型防火涂料受熱膨脹后，產(chǎn)生的多孔泡沫防御層，比原涂層厚幾十甚至幾百倍，且膨脹后泡沫層的導(dǎo)熱系數(shù)比末膨脹前的涂層至少低一個數(shù)量級，涂得很薄就可達(dá)到很好的防火效果。
[0003]膨脹型防火涂料是目前國內(nèi)外最廣泛使用的一種防火涂料，其中水性膨脹型防火涂料因?yàn)榫哂械偷腣OC和低能耗的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最為廣泛。目前，水性膨脹型防火涂料耐熱性差、強(qiáng)度低、防火性能差，不能滿足現(xiàn)在社會的要求，需要進(jìn)行改性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種高性能水性膨脹型防火涂料，其耐熱性好，強(qiáng)度高，防火性能優(yōu)異，使用壽命長。
[0005]本發(fā)明提出了一種高性能水性膨脹型防火涂料，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物20-30份、碳化硅3-10份、稻殼灰20-35份、新型阻燃劑5-15份、蒙脫土 5-12份、丙二醇苯醚0.5-2份、納米氫氧化鎂2_4份、成炭催化劑25-40份、成炭劑10-25份、消泡劑3-5份、發(fā)泡劑10-18份、顏填料8_20份、分散劑0.5-1.8份、消煙劑0.8-1.8份、水30-60份；
[0006]其中，所述新型阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將聚磷酸銨20-30份、雙季戊四醇5-10份、茶皂素2-3份混合均勻后加入80-120份乙醇水溶液，其中，乙醇水溶液中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-50wt%，然后升溫至85-98°C后攪拌回流3_4h，在130_145°C下干燥20-30min，研磨后過250-300目篩。
[0007]優(yōu)選地，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物22-26份、碳化硅4-8份、稻殼灰26-32份、新型阻燃劑7_12份、蒙脫土 6_10份、丙二醇苯醚0.9-1.5份、納米氫氧化鎂2.5-3.6份、成炭催化劑27-39份、成炭劑17-23份、消泡劑3.6-4.5份、發(fā)泡劑13-15份、顏填料12-16份、分散劑0.9-1.5份、消煙劑1.0-1.5份、水39-55 份。
[0008]優(yōu)選地，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物25份、碳化硅4.7份、稻殼灰30份、新型阻燃劑10份、蒙脫土 9份、丙二醇苯醚1.3份、納米氫氧化鎂3.2份、成炭催化劑38份、成炭劑19份、消泡劑4.2份、發(fā)泡劑13.7份、顏填料15.6份、分散劑1.3份、消煙劑1.25份、水50份。
[0009]優(yōu)選地,所述稻殼灰中二氧化娃的含量大于95wt%。
[0010]優(yōu)選地，所述成炭催化劑為磷酸氫二銨、聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺和磷酸二氫銨中的一種或者多種的組合。
[0011]優(yōu)選地，所述成炭劑為淀粉、糊精、甘露醇、季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、蔗糖、山梨醇中的一種或者多種的組合。
[0012]優(yōu)選地，所述消泡劑為正辛醇、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、乳化甲基硅油、乳化苯甲基硅油中的一種或者多種的組合。
[0013]優(yōu)選地，所述顏填料為鈦白粉、氧化鋅、鐵黃、鐵紅中的一種或者多種的組合。
[0014]優(yōu)選地，所述消煙劑為氧化鐵、氧化鋅、硼酸鋅、五氧化二釩中的一種或者多種的組合。
[0015]本發(fā)明中，苯丙乳液具有優(yōu)異的透明性、成膜性、良好的耐油性、耐候性、機(jī)械穩(wěn)定性、優(yōu)良的粘附性、對極性和非極性表面均具有很強(qiáng)的附著力，但是其耐沾污性、耐水性、耐熱性不夠理想，環(huán)氧樹脂分子中因含有不易水解的脂肪族羥基和醚基，成膜后具有良好的尺寸穩(wěn)定性、物理機(jī)械性能、附著力、防介質(zhì)滲透性和耐化學(xué)品的特點(diǎn)，利用環(huán)氧改性苯丙乳液，在丙烯酸分子中添加了環(huán)氧基團(tuán)，可以綜合兩種樹脂的優(yōu)點(diǎn)，提高涂料的耐熱性、耐水性、耐溶劑型和強(qiáng)度；新型阻燃劑中，聚磷酸銨中的磷羥基、雙季戊四醇中的羥基分別和茶皂素中的羧基發(fā)生了酯化反應(yīng)，生成了新型阻燃劑，添加到涂料中，新型阻燃劑能與樹脂在加熱燃燒時膨脹形成堅(jiān)實(shí)致密的膨脹碳層，有效阻止熱量的擴(kuò)散和對基材的侵蝕，具有良好的阻燃效果，添加后能明顯提高阻燃涂料的氧指數(shù)和耐火性能；蒙脫土為無機(jī)硅酸鹽片層對熱量和揮發(fā)性小分子的擴(kuò)散具有阻隔作用，與新型阻燃劑配合后提高了涂料的熱穩(wěn)定性，使涂料具有優(yōu)異的防火性能；偏高領(lǐng)土基地聚物是一種無機(jī)膠凝材料，具有較好的耐高溫性能和優(yōu)良的隔熱性能，制成的涂料在高溫環(huán)境和酸性介質(zhì)中具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和優(yōu)良的體積穩(wěn)定性，耐水性好，黏結(jié)強(qiáng)度高、干燥時間短，與碳化硅配合后，不出現(xiàn)過渡區(qū)，兩者有較高的界面結(jié)合強(qiáng)度，增強(qiáng)了涂料的熱穩(wěn)定性，提高了涂料的強(qiáng)度，且涂料的強(qiáng)度不受熱處理的影響；稻殼灰是一種多孔材料，其納米尺度的孔隙具有高效的隔熱性能，而納米尺度的硅質(zhì)粒子還具有良好的耐熱性，在燃燒的過程中，納米空隙中的二氧化碳和氮?dú)獾炔蝗細(xì)怏w可以釋放出來，稀釋了空氣，進(jìn)一步提高了涂料的防火性和耐熱性。
[0016]本發(fā)明中，通過選擇合適的原料，調(diào)節(jié)各原料的含量處于最佳的比例，使各原料的性能優(yōu)勢互補(bǔ)，得到的高性能水性膨脹型防火涂料具有優(yōu)異的耐熱性、高的強(qiáng)度和防火性。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做出詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)了解，實(shí)施例只用于說明本發(fā)明，而不是用于對本發(fā)明進(jìn)行限定，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的修改、等同替換等均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0018]在具體實(shí)施例中，本發(fā)明所述高性能水性膨脹型防火涂料，其原料中，環(huán)氧改性苯丙乳液的重量份為100份，偏高嶺土基地聚物的重量份可以為20.3,21,21.4,22.6、23、
23.6,24,24.3,25.9,26.5,27,27.3,28,28.5,29,29.3 份，碳化硅的重量份可以為 3.5、
4.6、5、5.3、6、6.7、7、7.5,8.3、9、9.6 份，稻殼灰的重量份可以為 20.6、21、22、23、23.6、24、24.5、25、25.7,26.4、27、28、28.3、29、31.6,32.7、33、33.8、34、34.2 份，新型阻燃劑的重量份可以為 5.6、6、6.4,7.5、8、8.9、9、9.3、11、11.4,12.7、13、13.8、14、14.2 份，蒙脫土的重量份可以為5.2,6.9、7、7.4、8、8.9、11、11.3份，丙二醇苯醚的重量份可以為0.6,0.7、
0.8,0.96、1.0、1.1、1.2、1.26、1.37、1.4、1.47、1.6、1.7、1.78、1.8、1.9、1.93 份，納米氫氧化鎂的重量份可以為2.3、2.8、3、3.4、3.8份，成炭催化劑的重量份可以為25.5、26、26.7、27.8,28.4,29.6、30、31、31.3,32,32.5,33,34.5、35、36、37、37.8 份，成炭劑的重量份可以為 10.7、11、12、12.4、13、13.7、14、15、15.8、16、16.3,17.6、18、20、20.6,21,21.4,22,22.5、23.4,24,24.7份，消泡劑的重量份可以為3.5、4、4.8份，發(fā)泡劑的重量份可以為10.5、11、11.4、12、12.6,13.6、14、14.8,15.3、16、16.5、17、17.8 份，顏填料的重量份可以為 8.6、9、9.3,10,10.5、11、11.3,12.7,13,13.6、14、15、15.4,17,17.9、18、19、19.4 份，分散劑的重量份可以為 0.57,0.7,0.98、1.2、1.45、1.56、1.6、1.7、1.75 份，消煙劑的重量份可以為 0.89、
0.9,1.2,1.3,1.36,1.4,1.46,1.58,1.6,1.67,1.76 份，水的重量份可以為 30.6、31、33、35.6,37,41.3、42、45、47.8、49、51、52.3,54,56.7、58 份。
[0019]實(shí)施例1
[0020]本發(fā)明所述高性能水性膨脹型防火涂料，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物20份、碳化硅10份、稻殼灰20份、新型阻燃劑15份、蒙脫土 5份、丙二醇苯醚2份、納米氫氧化鎂2份、成炭催化劑25份、成炭劑10份、消泡劑5份、發(fā)泡劑10份、顏填料20份、分散劑0.5份、消煙劑0.8份、水60份；
[0021]其中，所述新型阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將聚磷酸銨20份、雙季戊四醇10份、茶皂素2份混合均勻后加入120份乙醇水溶液，其中，乙醇水溶液中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30wt%，然后升溫至98°C后攪拌回流3h，在145°C下干燥20min，研磨后過300目篩。
[0022]按照GB2406-80對本實(shí)施例所述高性能水性膨脹型防火涂料進(jìn)行燃燒性能測試，氧指數(shù)為45 ;根據(jù)GB/T1732進(jìn)行沖擊強(qiáng)度性能測試，則沖擊強(qiáng)度為48kg.cm。
[0023]實(shí)施例2
[0024]本發(fā)明所述高性能水性膨脹型防火涂料，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物30份、碳化硅3份、稻殼灰35份、新型阻燃劑5份、蒙脫土12份、丙二醇苯醚0.5份、納米氫氧化鎂4份、成炭催化劑40份、成炭劑25份、消泡劑3份、發(fā)泡劑18份、顏填料8份、分散劑1.8份、消煙劑1.8份、水30份；
[0025]其中，所述成炭催化劑為磷酸氫二銨；所述成炭劑為淀粉、糊精、甘露醇、季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、蔗糖、山梨醇按任意重量比的組合；所述消泡劑為正辛醇、磷酸三丁酯按重量份1:1的組合；所述顏填料為鈦白粉；所述消煙劑為氧化鐵、氧化鋅、硼酸鋅、五氧化二釩按任意重量比的組合；
[0026]所述新型阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將聚磷酸銨30份、雙季戊四醇5份、茶皂素3份混合均勻后加入80份乙醇水溶液，其中，乙醇水溶液中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50wt%，然后升溫至85°C后攪拌回流4h，在130°C下干燥30min，研磨后過250目篩。
[0027]按照GB2406-80對本實(shí)施例所述高性能水性膨脹型防火涂料進(jìn)行燃燒性能測試，氧指數(shù)為44 ;根據(jù)GB/T1732進(jìn)行沖擊強(qiáng)度性能測試，則沖擊強(qiáng)度為49kg.cm。
[0028]實(shí)施例3
[0029]本發(fā)明所述高性能水性膨脹型防火涂料，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物27份、碳化硅7.5份、稻殼灰24.5份、新型阻燃劑9.3份、蒙脫土 11份、丙二醇苯醚0.96份、納米氫氧化鎂3.4份、成炭催化劑27.8份、成炭劑13.7份、消泡劑4份、發(fā)泡劑12.6份、顏填料15份、分散劑1.56份、消煙劑1.46份、水54份；
[0030]其中，所述成炭催化劑為聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺和磷酸二氫銨按重量份為1:2:3的組合；所述成炭劑為雙季戊四醇；所述消泡劑為正辛醇；所述顏填料為鈦白粉、氧化鋅按任意重量比的組合；所述消煙劑為氧化鋅；
[0031]所述新型阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將聚磷酸銨22份、雙季戊四醇
5.9份、茶皂素2.6份混合均勻后加入111份乙醇水溶液，其中，乙醇水溶液中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37wt%，然后升溫至95°C后攪拌回流3.6h，在136°C下干燥26min，研磨后過250目篩。
[0032]按照GB2406-80對本實(shí)施例所述高性能水性膨脹型防火涂料進(jìn)行燃燒性能測試，氧指數(shù)為49 ;根據(jù)GB/T1732進(jìn)行沖擊強(qiáng)度性能測試，則沖擊強(qiáng)度為50kg.cm。
[0033]實(shí)施例4
[0034]本發(fā)明所述高性能水性膨脹型防火涂料，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物25份、碳化硅4.7份、稻殼灰30份、新型阻燃劑10份、蒙脫土 9份、丙二醇苯醚1.3份、納米氫氧化鎂3.2份、成炭催化劑38份、成炭劑19份、消泡劑
4.2份、發(fā)泡劑13.7份、顏填料15.6份、分散劑1.3份、消煙劑1.25份、水50份；
[0035]其中，所述稻殼灰中的二氧化硅含量為98wt% ;所述成炭催化劑為磷酸氫二銨、聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺和磷酸二氫銨按任意重量比的組合；所述成炭劑為糊精、甘露醇、季戊四醇按重量為1:1:5的組合；所述消泡劑為正辛醇、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、乳化甲基硅油、乳化苯甲基硅油按任意重量份之比的組合；所述顏填料為鈦白粉、氧化鋅、鐵黃、鐵紅按任意重量比的組合；所述消煙劑為氧化鐵、硼酸鋅、五氧化二釩按任意重量比的組合；
[0036]所述新型阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將聚磷酸銨26份、雙季戊四醇8.8份、茶皂素2.6份混合均勻后加入98份乙醇水溶液，其中，乙醇水溶液中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43wt %，然后升溫至92°C后攪拌回流3.8h，在143°C下干燥29min，研磨后過300目篩。
[0037]按照GB2406-80對本實(shí)施例所述高性能水性膨脹型防火涂料進(jìn)行燃燒性能測試，氧指數(shù)為51 ;根據(jù)GB/T1732進(jìn)行沖擊強(qiáng)度性能測試，則沖擊強(qiáng)度為52kg.cm。
[0038]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物20-30份、碳化硅3-10份、稻殼灰20-35份、新型阻燃劑5-15份、蒙脫土 5-12份、丙二醇苯醚0.5-2份、納米氫氧化鎂2_4份、成炭催化劑25-40份、成炭劑10-25份、消泡劑3-5份、發(fā)泡劑10-18份、顏填料8_20份、分散劑0.5-1.8份、消煙劑0.8-1.8份、水30-60份； 其中，所述新型阻燃劑按照以下工藝進(jìn)行制備:按重量份將聚磷酸銨20-30份、雙季戊四醇5-10份、茶皂素2-3份混合均勻后加入80-120份乙醇水溶液，其中，乙醇水溶液中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30-50wt%，然后升溫至85-98°C后攪拌回流3_4h，在130_145°C下干燥20-30min，研磨后過250-300目篩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物22-26份、碳化硅4-8份、稻殼灰26-32份、新型阻燃劑7-12份、蒙脫土 6-10份、丙二醇苯醚0.9-1.5份、納米氫氧化鎂2.5-3.6份、成炭催化劑27-39份、成炭劑17-23份、消泡劑3.6-4.5份、發(fā)泡劑13-15份、顏填料12-16份、分散劑0.9-1.5份、消煙劑1.0-1.5份、水39-55份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，其原料按重量份數(shù)包括:環(huán)氧改性苯丙乳液100份、偏高嶺土基地聚物25份、碳化硅4.7份、稻殼灰30份、新型阻燃劑10份、蒙脫土 9份、丙二醇苯醚1.3份、納米氫氧化鎂3.2份、成炭催化劑38份、成炭劑19份、消泡劑4.2份、發(fā)泡劑13.7份、顏填料15.6份、分散劑1.3份、消煙劑1.25份、水50份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述稻殼灰中二氧化娃的含量大于95wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述成炭催化劑為磷酸氫二銨、聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺和磷酸二氫銨中的一種或者多種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述成炭劑為淀粉、糊精、甘露醇、季戊四醇、雙季戊四醇、三季戊四醇、蔗糖、山梨醇中的一種或者多種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述消泡劑為正辛醇、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、乳化甲基硅油、乳化苯甲基硅油中的一種或者多種的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述顏填料為鈦白粉、氧化鋅、鐵黃、鐵紅中的一種或者多種的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述高性能水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述消煙劑為氧化鐵、氧化鋅、硼酸鋅、五氧化二釩中的一種或者多種的組合。
【文檔編號】C09D7/12GK104327614SQ201410557458
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】胡昌悌 申請人:蕪湖縣雙寶建材有限公司