專利名稱：一種水性膨脹型防火涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于防火涂料技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種水性膨脹型防火涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著建筑的高層化、集群化、エ業(yè)大型化的發(fā)展和有機(jī)合成材料的擴(kuò)大利用，涂料 以其優(yōu)良的保護(hù)性和裝飾性給人以舒適的享受，但大多數(shù)涂料的可燃性和易燃性也帶來了 火災(zāi)隱患。因此研制防火涂料以適應(yīng)消防安全日益重要。防火涂料按其防火形式及組成成分分為膨脹型與非膨脹型防火涂料。膨脹型防火 涂料是國內(nèi)使用最廣泛的涂料，可分為水性和溶劑性膨脹型防火涂料兩類，其中，水性膨脹 型防火涂料約占膨脹型火涂料的75%以上。國內(nèi)市場上的水性防火涂料成本低、毒性低、污 染小，但防潮性能較差，只適用于干燥的環(huán)境下使用。國際市場上水性防火涂料雖然同時(shí)具 備以上性能，但價(jià)格高得驚人，不適合我國市場的發(fā)展需要。另外，現(xiàn)有的防火涂料大多采 用聚磷酸銨-季戊四醇-三聚氰胺(APP-PER-MEL)型阻燃體系，這種阻燃體系的防火涂料 雖然防火性能較好，但是耐久性和耐水性卻較差，在與水直接接觸的環(huán)境或潮濕環(huán)境中使 用時(shí)，它的阻燃劑易發(fā)生水溶、鹽析等現(xiàn)象，導(dǎo)致防火涂料失效，從而使涂料失去防火效能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出ー種水性膨脹型防火涂料及其制備方法，該水 性膨脹型防火涂料具有成本低、毒性小、防火防水性能好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下ー種水性膨脹型防火涂料的制備方法，首先按以下質(zhì)量百分比稱量各物質(zhì)乳液復(fù)合物30% 40%;納米材料改性阻燃體系40% 58%;乳化劑0.3% 0.6%;增塑劑0.2% 0.4%;增強(qiáng)劑0.4% 0.8%;顏填料0.1 0.15%;分散劑0.2% 0.6%;水余量；所述的乳液復(fù)合物是利用含有不飽和雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅烷 (A-151)，在引發(fā)劑過硫酸銨(APQ作用下，過硫酸銨含量為占乳液復(fù)合物質(zhì)量的2. 5% 4. 5%，與聚丙烯酸酯進(jìn)行硅丙乳液聚合反應(yīng)得到的有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸 酷的含量為乳液復(fù)合物質(zhì)量的40% 45%，乙烯基三乙氧基硅烷的含量為乳液復(fù)合物質(zhì) 量的10% 12% ；所述的納米材料改性阻燃體系是由納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨組 成；納米Ti02的質(zhì)量含量為0.9% 1.2%，三聚氰胺的質(zhì)量含量為9. 16.8%，季戊四醇的質(zhì)量含量為5% 10%，聚磷酸銨的質(zhì)量含量為25% 30% ；按原料配比稱取各組分，然后，將所述水的50-70%和分散劑放入反應(yīng)容器中，攪拌，然后依次加入納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨制成溶液；另外取剩余的水，加入乳化劑，攪拌成均勻乳液；將以上溶液和乳液合并，然后逐步加入增塑劑、增強(qiáng)劑、顏填料，最后加入乳液復(fù)合物，攪拌后，用球磨機(jī)研磨至細(xì)度小于60um，即可得到水性膨脹型防火涂料的成品。制備所述溶液的過程中，攪拌的速度為600 700r/min，制備所述均勻乳液的過程中，攪拌速度為1200 1300r/min，制備成品的過程中，攪拌速度為1300 1400r/min， 攪拌時(shí)間為1 池。一種水性膨脹型防火涂料，各原料組分的質(zhì)量百分比含量如下乳液復(fù)合物30%-^ 40% ；
納米材料改性阻燃體系40%-^ 58% ；
乳化劑0. 3%- 0. 6%
增塑劑0. 2%- 0. 4%
增強(qiáng)劑0. 4%- 0. 8%
顏填料0. 1 0. 15%
分散劑0. 2%- 0. 6%水余量。所述的乳液復(fù)合物是利用含有不飽和雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅烷 (A-151)，在引發(fā)劑過硫酸銨(APQ作用下，過硫酸銨含量為占乳液復(fù)合物質(zhì)量的2. 5% 4. 5%，與聚丙烯酸酯進(jìn)行硅丙乳液聚合反應(yīng)得到的有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸酯的含量為乳液復(fù)合物質(zhì)量的40% 45%，乙烯基三乙氧基硅烷的含量為乳液復(fù)合物質(zhì)量的10% 12%所述的納米材料改性阻燃體系是由納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨組成；納米Ti02的質(zhì)量含量為0.9% 1.2%，三聚氰胺的質(zhì)量含量為9. 16.8%，季戊四醇的質(zhì)量含量為5% 10%，聚磷酸銨的質(zhì)量含量為25% 30%。所述的乳化劑是0P-9，所述的增塑劑是磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯的混合物，質(zhì)量比為1 1. 1 1. 3。所述的增強(qiáng)劑是氧化鋅、三氧化二銻和滑石粉三種的混合物，質(zhì)量比為1. 1 1.3 1.1 1.3 1.1 1.3;所述的顏填料是鈦白粉，所述的分散劑是六偏磷酸鈉。所述的水性膨脹型防火涂料，采用前述的水性膨脹型防火涂料的制備方法制備而成。有益效果本發(fā)明的水性膨脹型防火涂料及其制備方法，采用有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液作為基料，用納米材料對阻燃體系改性，通過以上組分及助劑的有效配合，大大的提高了防火涂料的成膜性、柔韌性、機(jī)械性能，同時(shí)使防火涂料又具有優(yōu)異的耐候性、耐沾污性、良好的透氣性和高度的疏水性，產(chǎn)品環(huán)保性能優(yōu)良，工藝簡單、原料來源充足，價(jià)格適宜、應(yīng)用廣泛。本發(fā)明與國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)
1、聚丙烯酸酯能形成光澤好而耐水的膜，粘合牢固，不易剝落；有機(jī)硅分子主鏈中含有高鍵能的Si-O鍵(鍵能高達(dá)42^J/mol)，具有抗熱分解和抗氧化等性能，且有機(jī)硅分子體積大，內(nèi)聚能密度低；本發(fā)明采用有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液作為基料，充分利用以上二者的優(yōu)點(diǎn)，既具有良好的成膜性、柔韌性、卓越的機(jī)械性能，又具有優(yōu)異的耐候性、耐沾污性、良好的透氣性和高度的疏水性。2、納米材料改性阻燃體系，是在防火涂料中加入納米TiO2，添加的納米TiO2，可阻止紫外線的作用，又由于納米TiO2的分散性好，可形成納米尺度互穿網(wǎng)絡(luò)，通過“迷宮”效應(yīng)提高涂料耐濕氣的能力。因此，采用上述納米材料改性的涂料，具有很好的發(fā)泡效果和防火效果。3、納米材料改性阻燃體系是由低煙無鹵阻燃材料構(gòu)成，在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生大量煙霧及含鹵的有毒有害氣體，屬于清潔環(huán)保型阻燃體系。4、特別是本發(fā)明技術(shù)在制備防火涂料時(shí)，是以水為溶劑，不含有機(jī)溶劑，有機(jī)揮發(fā)份(VOC)很低，因此環(huán)保性能優(yōu)良。5、本發(fā)明的制備工藝簡單、聚丙烯酸酯等原料來源充足，價(jià)格適宜、應(yīng)用廣泛。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明一種水性膨脹型防火涂料及其制備方法作更詳細(xì)的描述。實(shí)施例1 一種水性膨脹型防火涂料，由以下組分制備而成，各組分含量(總重量按100%計(jì))為
乳液復(fù)合物30%納米材料改性阻燃體系50%乳化劑0. 3%增塑劑0. 4%增強(qiáng)劑0. 6%顏填料0. 1%分散劑0. 4%水18. 2%上述原料均為市售商品。該實(shí)施方案的制備方法將一定量的水和六偏磷酸鈉放入反應(yīng)釜中，低速攪拌，然后依次加入納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨制成溶液。另外取一部分水，加入乳化劑0P-9，高速攪拌成均勻乳液。將以上水溶液和乳液合并，然后逐步加入磷酸三甲苯酯、 β -三氯乙烯磷酸酯，氧化鋅、三氧化二銻和滑石粉，鈦白粉，最后加入有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液，高速攪拌1 池后，用球磨機(jī)研磨至細(xì)度小于60um，即可得到防火涂料的成品。產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)容器中的狀態(tài)無結(jié)塊、粘稠流體，
表干時(shí)間1小時(shí)，耐水性超過120小時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度/MPa :0. 48抗壓強(qiáng)度/MPa:1.6導(dǎo)熱系數(shù)/w· (m. k) ―1 0. 086附著力2級-1級，耐火涂層厚度/mm: 13耐火極限/h 大于3小時(shí)實(shí)施例2 —種水性膨脹型防火涂料，由以下組分制備而成，各組分含量(總重量按100%計(jì))為
乳液復(fù)合物35%納米材料改性阻燃體系49%乳化劑0. 3%增塑劑0. 4%增強(qiáng)劑0. 5%顏填料0. 1%分散劑0. 5%水14. 2%上述原料均為市售商品。該實(shí)施方案的制備方法將一定量的水和六偏磷酸鈉放入反應(yīng)釜中，低速攪拌，然后依次加入納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨制成溶液。另外取一部分水，加入乳化劑0P-9，高速攪拌成均勻乳液。將以上水溶液和乳液合并，然后逐步加入磷酸三甲苯酯、 β -三氯乙烯磷酸酯，氧化鋅、三氧化二銻和滑石粉，鈦白粉，最后加入有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液，高速攪拌1 池后，用球磨機(jī)研磨至細(xì)度小于60um，即可得到防火涂料的成品。產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)容器中的狀態(tài)無結(jié)塊、粘稠流體，表干時(shí)間1小時(shí)，耐水性超過120小時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度/MPa 0. 46抗壓強(qiáng)度/MPa:1. 7導(dǎo)熱系數(shù)/w. (m. k) -1 0. 085附著力2級-1級，耐火涂層厚度/mm 13. 3耐火極限/h:大于3小時(shí)實(shí)施例3 —種水性膨脹型防火涂料，由以下組分制備而成，各組分含量(總重量按100%計(jì))為
乳液復(fù)合物38%，納米材料改性阻燃體系49%，乳化劑0.4%，增塑劑0.3%，增強(qiáng)劑0.5%，顏填料0. 05%,分散劑0.4%，水11.35%;上述原料均為市售商品。該實(shí)施方案的制備方法將一定量的水和六偏磷酸鈉放入反應(yīng)釜中，低速攪拌，然后依次加入納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨制成溶液。另外取一部分水，加入乳化劑0P-9，高速攪拌成均勻乳液。將以上水溶液和乳液合并，然后逐步加入磷酸三甲苯酯、 β -三氯乙烯磷酸酯，氧化鋅、三氧化二銻和滑石粉，鈦白粉，最后加入有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液，高速攪拌1 池后，用球磨機(jī)研磨至細(xì)度小于60um，即可得到防火涂料的成品。產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)容器中的狀態(tài)無結(jié)塊、粘稠流體，表干時(shí)間1小時(shí)，耐水性超過120小時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度/MPa 0. 44，抗壓強(qiáng)度/MPa:1.9，導(dǎo)熱系數(shù)/w. (m. k) ―1 0. 086，附著力2級-1級，耐火涂層厚度/mm :12. 8，耐火極限/h 大于3小時(shí)。
權(quán)利要求
1.ー種水性膨脹型防火涂料的制備方法，其特征在干，首先按以下質(zhì)量百分比稱量各 物質(zhì)乳液復(fù)合物30% 40%;納米材料改性阻燃體系40 % 58 % ；乳化劑0.3% 0.6%;增塑劑0.2% 0.4%;增強(qiáng)劑0.4% 0.8%;顏填料0.1 0.15%;分散劑0.2% 0.6%;水余量；所述的乳液復(fù)合物是利用含有不飽和雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅烷 (A-151)，在引發(fā)劑過硫酸銨(APQ作用下，過硫酸銨含量為占乳液復(fù)合物質(zhì)量的2. 5% 4. 5%，與聚丙烯酸酯進(jìn)行硅丙乳液聚合反應(yīng)得到的有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸 酷的含量為乳液復(fù)合物質(zhì)量的40% 45%，乙烯基三乙氧基硅烷的含量為乳液復(fù)合物質(zhì) 量的10% 12% ；所述的納米材料改性阻燃體系是由納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨組成；納 米Ti02的質(zhì)量含量為0. 9% 1. 2%，三聚氰胺的質(zhì)量含量為9. 16. 8%，季戊四醇的 質(zhì)量含量為5% 10%，聚磷酸銨的質(zhì)量含量為25% 30% ；按原料配比稱取各組分，然后，將所述水的50-70%和分散劑放入反應(yīng)容器中，攪拌，然 后依次加入納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨制成溶液；另外取剰余的水，加入乳化剤，攪拌成均勻乳液；將以上溶液和乳液合并，然后逐步加入增塑劑、增強(qiáng)劑、顏填料，最后加入乳液復(fù)合物， 攪拌后，用球磨機(jī)研磨至細(xì)度小于60um，即可得到水性膨脹型防火涂料的成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，制備所述溶液的過程中，攪拌的速度為600 700r/min，制 備所述均勻乳液的過程中，攪拌速度為1200 1300r/min，制備成品的過程中，攪拌速度為 1300 1400r/min，攪拌時(shí)間為1 2h。
3.—種水性膨脹型防火涂料，其特征在干，各原料組分的質(zhì)量百分比含量如下乳液復(fù)合物30% 40%;納米材料改性阻燃體系40 % 58 % ；乳化劑0.3% 0.6%;增塑劑0.2% 0.4%;增強(qiáng)劑0.4% 0.8%;顏填料0.1 0.15%;分散劑0.2% 0.6%;水余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水性膨脹型防火涂料，其特征在干，所述的乳液復(fù)合物是利 用含有不飽和雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)，在引發(fā)劑過硫酸銨(APS) 作用下，過硫酸銨含量為占乳液復(fù)合物質(zhì)量的2. 5% 4. 5%，與聚丙烯酸酯進(jìn)行硅丙乳 液聚合反應(yīng)得到的有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸酯的含量為乳液復(fù)合物質(zhì)量的40% 45%，乙烯基三乙氧基硅烷的含量為乳液復(fù)合物質(zhì)量的10% 12%
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的納米材料改性阻燃體系是由納米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸銨組成；納米Ti02的質(zhì)量含量為0.9% 1.2%，三聚氰胺的質(zhì)量含量為9. 16.8%，季戊四醇的質(zhì)量含量為5% 10%，聚磷酸銨的質(zhì)量含量為25% 30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的乳化劑是0P-9，所述的增塑劑是磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯的混合物，質(zhì)量比為1 1.1 1.3。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的水性膨脹型防火涂料，其特征在于，所述的增強(qiáng)劑是氧化鋅、三氧化二銻和滑石粉三種的混合物，質(zhì)量比為1.1 1.3 1.1 1.3 1.1 1.3 ；所述的顏填料是鈦白粉，所述的分散劑是六偏磷酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水性膨脹型防火涂料，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的水性膨脹型防火涂料的制備方法制備而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水性膨脹型防火涂料及其制備方法，所述的防火涂料由以下組分制備而成乳液復(fù)合物30％～40％，納米材料改性阻燃體系40％～58％，乳化劑0.3％～0.6％，增塑劑0.2％～0.4％，增強(qiáng)劑0.4％～0.8％，顏填料0.1％～0.15％，分散劑0.2％～0.6％，水余量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有環(huán)保性能優(yōu)良，工藝簡單、原料來源充足，價(jià)格適宜、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C09D5/18GK102329549SQ20111017245
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者吳道新, 楊正輝, 楊浮安, 田濤, 鄧群星, 陳鵬 申請人:湖南新紀(jì)元消防工程有限公司