本發(fā)明涉及一種建筑涂料及其制備方法，特別是涉及一種建筑阻燃涂層材料及其制備方法。

背景技術：

鋼結構是現(xiàn)代建筑工程中較為普通的結構形式之一，是繼鋼筋混凝土之后最具革命性的建筑新發(fā)展和新應用。鋼結構建筑與傳統(tǒng)建筑相比，由于采用鋼板或型鋼替代鋼筋混凝土，使其強度更高、抗震性更好。

盡管鋼結構建筑具有節(jié)能、環(huán)保、輕體、抗震等諸多優(yōu)點，但是也存在著諸多缺點，如失穩(wěn)、腐蝕、不耐火等。對于鋼結構的失穩(wěn)和腐蝕問題，可以在建筑設計中通過技術手段慢慢解決，而對于不耐火的問題則是鋼結構在實際應用中存在著最大亟待解決的重大安全隱患。因而，建筑鋼結構的涂層防火措施需要優(yōu)先考慮。

近年，由于國民環(huán)保意識的提高和國家立法對有機溶劑揮發(fā)的限制，水性防腐涂料越來越受到關注，尤其是性能優(yōu)異的水性環(huán)氧樹脂防腐涂料。但是，由于普通水性環(huán)氧防腐涂料熱阻隔性能差使其發(fā)展受到了一定阻礙。人們通常會引入無機或者有機顆粒與其混合，但由于納米無機粒子易于團聚并且與有機樹脂的相容性差，在顆粒聚集處易產生應力開裂和防護缺陷，不能達到很好的修飾互補效果。因此，需要尋找一種方法使阻燃劑和水性環(huán)氧樹脂通過化學鍵合來達到一體化。

普通的石墨烯都具有高強度，高導電率和高比表面積等特性，能最大程度上提高環(huán)氧樹脂的熱阻隔性?？梢源蟠筇岣咚酝繉拥臒嶙韪粜阅堋５鞘┍旧砣菀讏F聚不易溶于水且與環(huán)氧樹脂的相容性較差。該方法將石墨烯功能化與環(huán)氧樹脂發(fā)生化學鍵合反應，形成石墨烯樹脂功能材料，將涂層的多元界面一體化，這種先進的方法應用前景一片光明。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種建筑阻燃涂層材料及其制備方法，本發(fā)明采用磺酸化法制備的功能化石墨烯與一種環(huán)氧樹脂進行化學反應的產物并通過化學鍵合作用實現(xiàn)功能化石墨烯納米阻燃劑和樹脂基體間的鍵合反應，從而有效解決納米增強劑和阻燃劑等分散相在樹脂基體中由于弱的物理鍵合作用而分散不均勻、阻燃性能和力學性能差等問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種建筑阻燃涂層材料，所述涂層材料由下列物質按質量分數(shù)混合而成：石墨烯樹脂功能材料10~20份；蒸餾水50~100份；水性環(huán)氧樹脂100~200份；水性環(huán)氧樹脂為Ar555環(huán)氧樹脂、F44環(huán)氧樹脂、E44環(huán)氧乳液、E51環(huán)氧乳液、E20環(huán)氧乳液的一種；水性固化劑為Aq419、H228B、W651、W650。

一種建筑阻燃涂層材料制備方法，所述方法包括以下制備過程：將上述材料攪拌分散0.5~1h，得功能化石墨烯阻燃涂層材料的母液；取25~50份水性固化劑與50~100份蒸餾水混合均勻后，再與上述功能化石墨烯阻燃涂層材料的母液按質量比1:4~5的比例混合，即可。

所述的一種建筑阻燃涂層材料制備方法，所述方法具體制備步驟如下：

（1）苯甲酸功能化石墨烯的制備：1~2g對氨基苯甲酸和0.2~0.4g氫氧化鈉加入到反應容器中, 并加入50~100ml蒸餾水，然后在0~5℃情況下緩慢加入0.5~1g亞硝酸鈉和5~10ml濃度在20%的HCl并攪拌45~60min。把超聲后的0.2~0.5g石墨烯加入到溶液中并在0~5℃攪拌3~4h；最后把所得溶液的PH值調到2~3并用透析膜透析2~3次，最后把所得產品用有機溶劑洗到中性；

（2）石墨烯樹脂功能材料的制備：10~50g環(huán)氧樹脂溶于50~200ml鹽酸和丙酮體積比為1：20~50的溶液中，在溫度為100~150℃的條件下加入1~10g苯甲酸功能化石墨烯，最后緩慢加入1~5g引發(fā)劑過氧化苯甲酰并攪拌1~5h,最后得到深褐色石墨烯樹脂功能材料。

本發(fā)明的優(yōu)點與效果是：

本發(fā)明提供的一種阻燃涂層材料及其制備方法，采用磺酸化法制備的功能化石墨烯與一種環(huán)氧樹脂進行化學反應的產物并通過化學鍵合作用實現(xiàn)功能化石墨烯納米阻燃劑和樹脂基體間的鍵合反應，從而有效解決納米增強劑和阻燃劑等分散相在樹脂基體中由于弱的物理鍵合作用而分散不均勻、阻燃性能和力學性能差等問題。該問題的解決將為石墨烯材料在阻燃領域的產業(yè)化應用提供理論依據(jù)，也為制備出綜合性能優(yōu)異的涂層阻燃材料提供理論指導和實驗基礎，石墨烯樹脂功能材料與水性環(huán)氧樹脂原料形成一體化涂層材料，解決了填料和環(huán)氧樹脂之間的界面相容問題并提升了阻燃劑在涂層材料中的阻燃效率。

附圖說明

圖1為苯甲酸功能化石墨烯的合成機理圖；

圖2為石墨烯樹脂功能材料的合成機理圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

請參閱圖1、圖2，本實施例提供一種阻燃涂層材料及其制備方法，所述鋼結構防火防腐功能一體化材料由功能化石墨烯與水性環(huán)氧樹脂發(fā)生化學鍵合而成，該制備方法包括以下步驟。

步驟1、2g對氨基苯甲酸和0.4g氫氧化鈉加入到反應容器中, 并加入80ml蒸餾水，然后在0~5℃情況下緩慢加入0.75g亞硝酸鈉和6ml濃度在20%的HCl并攪拌60min。把超聲后的0.3g石墨烯加入到溶液中并在0~5℃攪拌3~4h。最后把所得溶液的PH值調到2~3并用透析膜透析2~3次，最后把所得產品用有機溶劑洗到中性

步驟2、取20gF44環(huán)氧樹脂溶于100ml鹽酸和丙酮體積比為1：40的溶液中，在溫度為120℃的條件下加入8g苯甲酸功能化石墨烯，最后緩慢加入3g引發(fā)劑過氧化苯甲酰并攪拌4h,最后得到深褐色石墨烯樹脂功能材料。

本實施例制備的鋼結構防火防腐功能一體化涂層材料通過空氣噴涂法涂覆在經預處理的金屬基板上，控制厚度在 30~200微米，室溫干燥固化即可得到透明涂層。所述金屬基板的預處理過程為：噴砂或打磨處理，用無水乙醇除水，丙酮去油，干燥。苯甲酸功能化石墨烯的合成式如圖1；石墨烯樹脂功能材料的合成機理式如圖2。