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、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 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)生時防火涂料能阻止火焰的傳播、控制火勢的發(fā)展，對內(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，形成一個比原來厚度大幾十 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)第一次水性涂料開發(fā)熱潮以來，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說，水性涂料在生產(chǎn)和使用過程中的VOC遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于溶 劑型油漆，對人體傷害小，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] 申請公布號CN 104845470 A(申請?zhí)?01510277295.1)的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)公開 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。申請公布號CN 104449103 A(申請?zhí)?201410854522.8)的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了 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。申請公布號CN 104448966 A(申請?zhí)?01410855282.3)的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)公開 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 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] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種制備簡單、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，過篩，備用； (2) 將去離子水加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過蒸汽加熱升溫至60_86°C，加入不飽和聚酯樹脂 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，經(jīng)紗網(wǎng)過濾，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(優(yōu)選以90-100r/min攪拌0.7-0.9小時），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)過濾、檢測、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100-170目篩(優(yōu)選的過120-150目篩，更加優(yōu)選的過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(優(yōu)選攪拌反應(yīng)1.5小時）。
[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100目篩，備用； (2) 將去離子水加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過蒸汽加熱升溫至60°C，加入不飽和聚酯樹脂和純 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，經(jīng)紗網(wǎng)過濾，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，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 濾、檢測、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170目篩，備用； (2) 將去離子水加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過蒸汽加熱升溫至86°C，加入不飽和聚酯樹脂和純 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，經(jīng)紗網(wǎng)過濾，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，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 濾、檢測、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120目篩，備用； (2) 將去離子水加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過蒸汽加熱升溫至70°C，加入不飽和聚酯樹脂和純 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，經(jīng)紗網(wǎng)過濾，得膠液，備用； (3) 將步驟(2)所