一種水性超薄膨脹型防火涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防火涂料領(lǐng)域，特別是涉及一種水性超薄膨脹型防火涂料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人民生活水平的不斷提高，城市建設(shè)逐步向多元國(guó)際化、高層化邁進(jìn)，多功 能、大面積、高檔次的各類高層建筑、大型商場(chǎng)、賓館飯店等建筑應(yīng)運(yùn)而生。這些高層建筑的 建筑面積、高度及其火災(zāi)荷載使得高層建筑火災(zāi)難以撲救，這就要求我們采取各種促使來(lái) 提高建筑物的防火性能。使用防火涂料就是一種很好的保護(hù)措施。將性能優(yōu)良的防火涂料 涂覆于基材表面，不僅可以起到裝飾作用，還能防腐、防銹、耐酸堿、放煙霧等，更重要的是， 當(dāng)遇火災(zāi)發(fā)生時(shí)防火涂料能阻止火焰的傳播、控制火勢(shì)的發(fā)展，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)起到有效的保 護(hù)作用。防火涂料現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于公共建筑、車輛、飛機(jī)、古建筑及文物保護(hù)等方面。
[0003] 防火涂料按照涂層厚度可以分為厚涂型、薄型和超薄型；按分散介質(zhì)可分為水性 和溶劑型兩種;按燃燒后涂料形態(tài)可分為膨脹型和非膨脹型。膨脹型防火涂料成膜后，在常 溫下是普通的漆膜，在火焰或高溫作用下，涂層發(fā)生膨脹炭化，形成一個(gè)比原來(lái)厚度大幾十 倍甚至幾百倍的不燃的蜂窩泡沫狀炭質(zhì)層，阻火模塊可以切斷外界火源對(duì)基材的加熱，從 而起到阻燃作用。自20世紀(jì)70年代能源危機(jī)引發(fā)第一次水性涂料開(kāi)發(fā)熱潮以來(lái)，水性化一 直是涂料發(fā)展的方向之一。水性防火涂料以水作分散介質(zhì)，成本低、無(wú)毒環(huán)保、常溫干燥、本 身難燃。較傳統(tǒng)的溶劑型油漆涂料來(lái)說(shuō)，水性涂料在生產(chǎn)和使用過(guò)程中的VOC遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于溶 劑型油漆，對(duì)人體傷害小，因此，水性涂料更為節(jié)省資源、降低污染、低毒環(huán)保。用水性涂料 逐步代替溶劑型油漆涂料已成為涂料行業(yè)的發(fā)展方向。
[0004] 申請(qǐng)公布號(hào)CN 104845470 A(申請(qǐng)?zhí)?01510277295.1)的中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)公開(kāi) 了一種水性膨脹型防火涂料，由以下重量份數(shù)的原料組成:磷酸鋁鹽30-60份、脲醛10-30 份、淀粉10-50份、聚丙烯酸乳液10-30份、三聚氰胺1-10份、聚磷酸銨1-10份、季戊四醇1-10 份、甲基硅油1-5份、硅酸鈉1-8份、余量為水。申請(qǐng)公布號(hào)CN 104449103 A(申請(qǐng)?zhí)?201410854522.8)的中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)公開(kāi)了 一種水性超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的制備方 法，由以下重量份數(shù)的原料組成：苯丙乳液BLJ-81680克、三聚氰胺20克、季戊四醇20克、聚 磷酸銨25克、鈦白粉7克和7-( 2-氟-芐氧基)-4，5-二氫-2H-[ 1，2，4]-三唑[4，3-a]并喹啉-1-酮2克。申請(qǐng)公布號(hào)CN 104448966 A(申請(qǐng)?zhí)?01410855282.3)的中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)公開(kāi) 了一種水性防火涂料，由下列重量份的原料制成:硅酸鈉50-200份、磷酸三聚氰胺30-50份、 季戊四醇20-30份、尿素20-30份、鈦白粉5-20份、阻燃助劑1-10份和水500-1000份。
[0005] 隨著防火技術(shù)的不斷提升，各種阻燃材料及涂料層出不窮，許多方法或技術(shù)仍存 在一些問(wèn)題，比如阻燃效果差，影響材料的原有性能，影響物品的色光，極易污染環(huán)境和對(duì) 人體有害等。因此，研發(fā)一種具有良好理化性能和防火性能的涂料顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種制備簡(jiǎn)單、配方科學(xué)的水性超薄 膨脹型防火涂料及制備方法，該防火涂料制作成本低，性能優(yōu)良。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種水性超薄膨脹型防火涂料，由下列原料制備而成，均為重量份:聚磷酸銨20-24,三 聚氰胺12-18，季戊四醇三丙烯酸酯7-11，純丙乳液10-15，不飽和聚酯樹(shù)脂3-6，麥飯石粉2-7，微晶纖維素1-4，去離子水15-25，增稠劑0.8-1.6，分散劑1-3，消泡劑0.1-0.25，色漿 0.14-0.22。
[0008] 優(yōu)選的方案中，聚磷酸銨21-23,三聚氰胺14-16,季戊四醇三丙烯酸酯8-10,純丙 乳液11.5-13.5，不飽和聚酯樹(shù)脂4-5，麥飯石粉3.5-5.5，微晶纖維素2-3，去離子水18-22， 增稠劑 1 · 0-1 · 4，分散劑 1 · 5-2 · 5，消泡劑0 · 15-0 · 2，色漿0 · 16-0 · 20。
[0009] 更加優(yōu)選的，聚磷酸銨22,三聚氰胺15,季戊四醇三丙烯酸酯9,純丙乳液12.5,不 飽和聚酯樹(shù)脂4.5，麥飯石粉4.5，微晶纖維素2.5，去離子水20，增稠劑1.2，分散劑2，消泡劑 0.18,色漿 0.18。
[0010] -種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法，步驟如下： (1) 將麥飯石粉經(jīng)球磨機(jī)研磨，過(guò)篩，備用； (2) 將去離子水加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過(guò)蒸汽加熱升溫至60_86°C，加入不飽和聚酯樹(shù)脂 和純丙乳液，以40-80r/min攪拌15-25分鐘(優(yōu)選以50-70r/min攪拌18-20分鐘），然后依次 加入微晶纖維素和分散劑，保持溫度在50-60°C(優(yōu)選保持溫度在53-57°C)，攪拌反應(yīng)1-2小 時(shí)，經(jīng)紗網(wǎng)過(guò)濾，得膠液，備用； (3) 將步驟(2)所得膠液加入到攪拌機(jī)內(nèi)，依次加入聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇三丙 烯酸酯，以80-110r/min攪拌0.5-1.0小時(shí)(優(yōu)選以90-100r/min攪拌0.7-0.9小時(shí)），然后加 入步驟（1)處理后的麥飯石粉、色漿、增稠劑和消泡劑，攪拌10-30分鐘(優(yōu)選攪拌15-25分 鐘），調(diào)pH至7.5，經(jīng)過(guò)濾、檢測(cè)、分裝即得。
[0011] 上述一種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟（1)中過(guò)100-170目篩(優(yōu)選的過(guò)120-150目篩，更加優(yōu)選的過(guò)140目篩）。
[0012] 上述一種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(2)中蒸汽加 熱升溫至70_76°C(優(yōu)選蒸汽加熱升溫至73°C)。
[0013] 上述一種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(2)中所述分 散劑為聚丙烯酸鈉、甲基纖維素和聚丙烯酰胺中的一種(優(yōu)選的所述分散劑為聚丙烯酸鈉 和聚丙烯酰胺中的一種，更加優(yōu)選的所述分散劑為聚丙烯酰胺）。
[0014] 上述一種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(2)中攪拌反 應(yīng)1.3-1.7小時(shí)(優(yōu)選攪拌反應(yīng)1.5小時(shí)）。
[0015] 上述一種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(3)中所述增 稠劑為羥乙基纖維素、羥甲基纖維素和瓜爾豆膠中的一種(優(yōu)選的所述增稠劑為羥乙基纖 維素和羥甲基纖維素中的一種，更加優(yōu)選的所述增稠劑為羥甲基纖維素）。
[0016] 上述一種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(3)中所述消 泡劑為乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚和乙醇中的一種(優(yōu)選的所述消泡劑為乳化硅油和乙醇 中的一種，更加優(yōu)選的所述消泡劑為乳化硅油）。
[0017] 本發(fā)明所得一種水性超薄膨脹型防火涂料配伍科學(xué)，制備工藝簡(jiǎn)單。除此之外，本 發(fā)明的優(yōu)良效果還表現(xiàn)在： 1、 本發(fā)明所得防火涂料集多種防火組分的恰當(dāng)配合，可持續(xù)發(fā)揮防火保護(hù)作用，能顯 著降低被涂材料表面的可燃性、阻滯火災(zāi)的迅速蔓延，明顯提高被涂材料耐火極限； 2、 本發(fā)明所得防火涂料遇火時(shí)能形成具有良好隔熱性能的致密的海綿狀膨脹泡沫層， 能更有效地保護(hù)可燃性基材，降低火災(zāi)事故的發(fā)生率； 3、 本發(fā)明所得防火涂料制備工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，所得涂料阻燃性能優(yōu)良，便于在工業(yè) 上推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合實(shí)施例和試驗(yàn)例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但保護(hù)范圍不限于此。
[0019] 實(shí)施例1 一種水性超薄膨脹型防火涂料，由下列原料制備而成，均為重量份 (5.5kg/份）：聚磷酸銨20份，三聚氰胺12份，季戊四醇三丙烯酸酯7份，純丙乳液10份，不飽 和聚酯樹(shù)脂3份，麥飯石粉2份，微晶纖維素1份，去離子水15份，增稠劑0.8份，分散劑1份，消 泡劑0.1份，色漿0.14份。
[0020] -種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法是： (1) 將麥飯石粉經(jīng)球磨機(jī)研磨，過(guò)100目篩，備用； (2) 將去離子水加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過(guò)蒸汽加熱升溫至60°C，加入不飽和聚酯樹(shù)脂和純 丙乳液，以40r/min攪拌15分鐘，然后依次加入微晶纖維素和分散劑(所述分散劑為甲基纖 維素），保持溫度在50°C，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，經(jīng)紗網(wǎng)過(guò)濾，得膠液，備用； (3) 將步驟(2)所得膠液加入到攪拌機(jī)內(nèi)，依次加入聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇三丙 烯酸酯，以80r/min攪拌0.5小時(shí)，然后加入步驟（1)處理后的麥飯石粉、色漿、增稠劑(所述 增稠劑瓜爾豆膠)和消泡劑(所述消泡劑為聚氧丙烯甘油醚），攪拌10分鐘，調(diào)PH至7.5，經(jīng)過(guò) 濾、檢測(cè)、分裝即得。
[0021] 實(shí)施例2 -種水性超薄膨脹型防火涂料，由下列原料制備而成，均為重量份 (3.5kg/份）：聚磷酸銨24份，三聚氰胺18份，季戊四醇三丙烯酸酯11份，純丙乳液15份，不飽 和聚酯樹(shù)脂6份，麥飯石粉7份，微晶纖維素4份，去離子水25份，增稠劑1.6份，分散劑3份，消 泡劑0.25份，色漿0.22份。
[0022] -種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法是： (1) 將麥飯石粉經(jīng)球磨機(jī)研磨，過(guò)170目篩，備用； (2) 將去離子水加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過(guò)蒸汽加熱升溫至86°C，加入不飽和聚酯樹(shù)脂和純 丙乳液，以80r/min攪拌25分鐘，然后依次加入微晶纖維素和分散劑(所述分散劑為甲基纖 維素），保持溫度在60°C，攪拌反應(yīng)2小時(shí)，經(jīng)紗網(wǎng)過(guò)濾，得膠液，備用； (3) 將步驟(2)所得膠液加入到攪拌機(jī)內(nèi)，依次加入聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇三丙 烯酸酯，以llOr/min攪拌1.0小時(shí)，然后加入步驟（1)處理后的麥飯石粉、色漿、增稠劑(所述 增稠劑瓜爾豆膠)和消泡劑(所述消泡劑為聚氧丙烯甘油醚），攪拌30分鐘，調(diào)pH至7.5，經(jīng)過(guò) 濾、檢測(cè)、分裝即得。
[0023]實(shí)施例3 -種水性超薄膨脹型防火涂料，由下列原料制備而成，均為重量份 (5kg/份）：聚磷酸銨21份，三聚氰胺14份，季戊四醇三丙烯酸酯8份，純丙乳液11.5份，不飽 和聚酯樹(shù)脂4份，麥飯石粉3.5份，微晶纖維素2份，去離子水18份，增稠劑1.0份，分散劑1.5 份，消泡劑0.15份，色漿0.16份。
[0024] -種水性超薄膨脹型防火涂料的制備方法是： (1) 將麥飯石粉經(jīng)球磨機(jī)研磨，過(guò)120目篩，備用； (2) 將去離子水加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過(guò)蒸汽加熱升溫至70°C，加入不飽和聚酯樹(shù)脂和純 丙乳液，以50r/min攪拌18分鐘，然后依次加入微晶纖維素和分散劑(所述分散劑為聚丙烯 酸鈉），保持溫度在53°C，攪拌反應(yīng)1.3小時(shí)，經(jīng)紗網(wǎng)過(guò)濾，得膠液，備用； (3) 將步驟(2)所