納米防火涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米防火涂料及其制備方法。涂料由無機(jī)填料、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑組成，其中的無機(jī)填料為其表面覆有二氧化硅粒子的無機(jī)納米粒子的改性納米復(fù)合粒子；方法為先將無機(jī)納米粒子加入硅酸鈉水溶液中攪拌，并用酸調(diào)節(jié)后陳化得混合溶膠，再對混合溶膠抽濾洗滌后干燥得復(fù)合粒子，之后，先將復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑依次加入攪拌下的乙醇中回流反應(yīng)得反應(yīng)液，再對反應(yīng)液使用乙醇交替進(jìn)行離心洗滌與分離后得改性納米復(fù)合粒子，隨后將改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑、催干劑和溶劑混合并球磨，制得目標(biāo)產(chǎn)物。它能在火災(zāi)的不同階段發(fā)生吸熱反應(yīng)及形成陶瓷絕熱層，可廣泛地用于各種需防火阻燃的場合。
【專利說明】納米防火涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防火涂料及制備方法，尤其是一種納米防火涂料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷加快，各種大型工業(yè)設(shè)施、商業(yè)建筑、地下建筑逐漸增多，潛在的火災(zāi)隱患也隨之增加。為杜絕和減少火災(zāi)的損害，人們常在相應(yīng)設(shè)施和建筑物的表面涂敷各種防火涂料，以便形成防火涂層來在一定的時間內(nèi)保持涂覆物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完好。近期，人們?yōu)榱双@得性能優(yōu)異的各種防火涂料，做出了不懈的努力，如在2010年6月23日公布的中國發(fā)明專利申請文件CN 101747693A中披露的一種“環(huán)保型納米防火涂料”。該申請文件中提及的防火涂料由丙烯酸樹脂:多聚磷酸胺:納米SiO2:季戊四醇:丁醇:二氧化鈦的重量比為200~400:140~280:30~70:110~218:86~135:20~60組成。但是，這種防火涂料存在著諸多的欠缺之處，首先，雖添加了納米SiO2粒子，卻因添加量過少而只能作為輔助的難燃和疏水性能的配方成分，并不能發(fā)揮特有的優(yōu)異效應(yīng)，會阻礙有效成分多聚磷酸胺的分解釋放多的惰性氣體；其次，配方組分欠合理，由其組成的防火涂料經(jīng)高溫?zé)竞蟛荒苡谕扛参锉砻嫘纬商沾蔂罡采w層，降低了防火的效能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的欠缺之處，提供一種組分合理、防火效果好，使用方便的納米防火涂料。
[0004]本發(fā)明要解決的 另一個技術(shù)問題為提供一種上述納米防火涂料的制備方法。
[0005]為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為:納米防火涂料包括無機(jī)填料，特別是，
[0006]所述納米防火涂料由重量比為30~70:30~50:5~25:5~20:5~15:1~10的無機(jī)填料、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑組成；
[0007]所述無機(jī)填料為改性納米復(fù)合粒子，所述改性納米復(fù)合粒子為表面覆有二氧化硅粒子的無機(jī)納米粒子，其由重量比為1:0.5~2的無機(jī)納米粒子與二氧化硅粒子構(gòu)成，所述無機(jī)納米粒子的粒徑為100~400nm，其為碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂中的一種或兩種以上的混合物，所述二氧化硅粒子的粒徑為10~40nm，所述無機(jī)納米粒子與二氧化硅粒子之間以Ca-O-Si化學(xué)鍵或Mg-O-Si化學(xué)鍵相連接；
[0008]所述成膜劑為有機(jī)硅樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂、乙烯基酯樹脂、苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液中的一種或兩種以上的混合物；
[0009]所述成膜助劑為低熔點(diǎn)硼玻璃粉、丙二醇苯醚、十二碳醇酯、甲氧基丁醇、乙二醇單丁醚、二丙二醇丙醚中的一種或兩種以上的混合物；
[0010]所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、磷酸脂肪醇酯、磷酸酚酯、甘油三醋酸酯、一縮二乙二醇苯甲酸酯、偏苯三酸三辛酯、檸檬酸三乙酯、乙酰檸檬酸三乙酯、檸檬酸三丁酯、己二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯中的一種或兩種以上的混合物；
[0011]所述交聯(lián)劑為正硅酸乙酯、過氧化苯甲酰、多異氰酸酯、縮水甘油醚、三甲氧基硅烷、醋酸鋅、二甲基丙烯酸乙二醇酯、苯乙烯、聚乙二醇中的一種或兩種以上的混合物；
[0012]所述催干劑為月桂酸有機(jī)錫、環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷、環(huán)烷酸錳、環(huán)烷酸鉛、環(huán)烷酸鋅、環(huán)烷酸稀土中的一種或兩種以上的混合物。
[0013]作為納米防火涂料的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的納米復(fù)合粒子為均勻分散狀。
[0014]為解決本發(fā)明的另一個技術(shù)問題，所采用的另一個技術(shù)方案為:上述納米防火涂料的制備方法包括物理混合法，特別是完成步驟如下:
[0015]步驟1，先將無機(jī)納米粒子加入濃度為10~40wt%的硅酸鈉水溶液中超聲分散10~30min后攪拌至少2h，得到混合液，再將攪拌下的混合液于75~85°C下用酸調(diào)節(jié)其pH值為5~10后，陳化4~5h，得到混合溶膠；
[0016]步驟2，先對混合溶膠抽濾洗滌至少3次后，將其置于120~140°C下干燥8~12h，得到復(fù)合粒子，再將復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑依次加入攪拌下的溫度為130~140°C的乙醇中回流反應(yīng)30~60min，得到反應(yīng)液，其中，反應(yīng)液中的乙醇、復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑的重量比為75~85:18~22:1 ;
[0017]步驟3，先對反應(yīng)液使用乙醇交替進(jìn)行至少3次的離心洗滌與分離后，將得到的中間產(chǎn)物置于100~110°C下干燥2~4h，得到改性納米復(fù)合粒子，再將改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、 增塑劑、交聯(lián)劑、催干劑和溶劑混合均勻并球磨5~8h，制得納米防火涂料。
[0018]作為納米防火涂料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的酸為鹽酸，或硫酸，或硝酸；所述的離心洗滌與分離中的離心洗滌的轉(zhuǎn)速為8000~12000r/min、時間為3~5min，離心分離的轉(zhuǎn)速為1300~1700r/min、時間為I~3min ;所述的溶劑為三氯甲烷，或四氯化碳，或丙酮，或乙酸，或水，或乙醇，或四氫呋喃，或汽油，或戊烷，或己烷，或辛烷，或苯，或甲苯，
或二甲苯。
[0019]相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，其一，對制得的目標(biāo)產(chǎn)物分別使用透射電鏡和紅外光譜儀進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，目標(biāo)產(chǎn)物中的無機(jī)填料，即改性納米復(fù)合粒子均勻地分散于目標(biāo)產(chǎn)物中；改性納米復(fù)合粒子為表面覆有二氧化硅粒子的無機(jī)納米粒子，其由重量比為1:0.5~2的無機(jī)納米粒子與二氧化硅粒子構(gòu)成，其中的無機(jī)納米粒子的粒徑為100~400nm，無機(jī)納米粒子為碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂中的一種或兩種以上的混合物，二氧化娃粒子的粒徑為10~40nm。無機(jī)納米粒子與二氧化娃粒子之間以Ca-O-Si化學(xué)鍵或Mg-O-Si化學(xué)鍵相連接。其二，將制得的目標(biāo)產(chǎn)物涂敷于需要防火的物體表面，對其形成的厚度為> 5mm的涂層先使用400~1100°C的火焰燒灼，再分別使用X射線衍射儀、紅外光譜儀和掃描電鏡進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，目標(biāo)產(chǎn)物所形成的涂層在500~700°C時，其內(nèi)含的碳酸鈣的特征峰呈現(xiàn)出減弱趨勢，700°C以上開始出現(xiàn)很多新的峰，這些新峰大部分為各種不同晶型參數(shù)的硅酸鈣或硅酸鎂；說明其已逐漸生成為陶瓷化的物質(zhì)了。隨著燒灼溫度的增加，新峰的強(qiáng)度增強(qiáng)，生成的陶瓷粒子的含量也同步增加，直至涂層變化成較為致密的陶瓷層。其三，制備方法科學(xué)、有效，優(yōu)選由重量比為30~70:30~50:5~25:5~20:5~15:1~10的無機(jī)填料、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑組成的目標(biāo)產(chǎn)物，既因改性納米復(fù)合粒子中的碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂中的一種或兩種以上的混合物的存在而使其能于火災(zāi)中低溫下時分解吸收熱量放出二氧化碳或水，實(shí)現(xiàn)中低溫防火，于高溫下時與納米二氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)迅速生成硅酸鈣或者硅酸鎂陶瓷，實(shí)現(xiàn)高溫防火，大大地提高了防火的效果以及拓展和擴(kuò)大了目標(biāo)產(chǎn)物的防火范圍和使用場合；又由于選用的成膜劑和成膜助劑在目標(biāo)產(chǎn)物成膜后能在三維方向上形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極大地增強(qiáng)了涂層的強(qiáng)度和韌性，降低了涂層粉化的危險，相應(yīng)地提升了目標(biāo)產(chǎn)物的防火效果；還有著綠色環(huán)保、使用方便的特點(diǎn)；使目標(biāo)產(chǎn)物可廣泛地應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、電纜、地鐵、隧道等各種需要防火阻燃且耐高溫的場合。
[0020]作為有益效果的進(jìn)一步體現(xiàn)，一是目標(biāo)產(chǎn)物中的納米復(fù)合粒子優(yōu)選為均勻分散狀，利于充分發(fā)揮納米復(fù)合粒子的防火阻燃效能。二是酸優(yōu)選為鹽酸，或硫酸，或硝酸，不僅使得原料的來源較為豐富，還使制備工藝更易實(shí)施且靈活。三是離心洗滌與分離中的離心洗滌的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為8000~12000r/min、時間為3~5min，離心分離的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為1300~1700r/min、時間為I~3min，便于改性納米復(fù)合粒子的獲得。四是溶劑優(yōu)選為三氯甲烷，或四氯化碳，或丙酮，或乙酸，或水，或乙醇，或四氫呋喃，或汽油，或戊烷，或己烷，或辛烷，或苯，或甲苯，或二甲苯，除使溶劑的選擇有著較大的余地之外，還使制備工藝更加便捷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0022]圖1是對制得的目標(biāo)產(chǎn)物使用透射電鏡(TEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。由TEM圖像可看出，目標(biāo)產(chǎn)物中的改性納米復(fù)合粒子的形貌為不規(guī)則狀，其由無機(jī)納米粒子的表面覆蓋著蜂窩狀的絮凝物——二氧化硅粒子構(gòu)成。TEM圖像中的標(biāo)尺長度為lOOnm。
[0023]圖2是對制得的目標(biāo)產(chǎn)物使用紅外光譜(FTIR)儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。FTIR譜圖中的曲線I為氧化硅的譜線；曲線2為碳酸鈣的譜線；曲線3為氧化硅與碳酸鈣的復(fù)合譜線，其中不僅含有氧化硅還含有碳酸鈣的特征峰，但氧化硅包覆碳酸鈣后氧化硅的特征峰發(fā)生了明顯的紅移，表明氧化硅`與碳酸鈣間形成了 Ca-O-Si鍵連接。
[0024]圖3是對目標(biāo)產(chǎn)物形成的厚度為5mm的涂層先使用400~1100°C的火焰燒灼，再分別使用X射線衍射儀(XRD)和紅外光譜(FTIR)儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。其中，圖3a為XRD譜圖，該譜圖中的曲線自下至上的燒灼溫度依次為400~1100°C，由其可看出，燒灼后的涂層中的各元素的一些特征峰于500°C時已經(jīng)開始減弱，600°C時這些峰的強(qiáng)度明顯減弱，但沒有新峰的生成，經(jīng)分析，這些減弱的峰為碳酸鈣的特征峰，當(dāng)?shù)搅?700°C時，基本上沒有碳酸鈣的特征峰了，明顯的只有氧化硅的無定形峰包，從800°C開始有了很多新的峰出現(xiàn)，這些峰大部分為各種不同晶型參數(shù)的硅酸鈣，隨著燒灼溫度的增加，峰的強(qiáng)度增強(qiáng)，生成的硅酸鈣陶瓷粒子的含量也同步增加；圖3b為FTIR譜圖，其顯示的結(jié)果與圖3aXRD譜圖中的物質(zhì)變化及其變化趨勢相同。
[0025]圖4是對目標(biāo)產(chǎn)物形成的涂層先使用火焰燒灼，再使用掃描電鏡(SEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。由SEM圖像可看出，燒灼后的涂層為較致密的陶瓷層。
【具體實(shí)施方式】
[0026]首先從市場購得或用常規(guī)方法制得:
[0027]粒徑為10~40nm的二氧化硅粒子；作為無機(jī)納米粒子的其粒徑為100~400nm的碳酸鈣、碳酸鎂和氫氧化鎂；作為成膜劑的有機(jī)硅樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂、乙烯基酯樹脂、苯丙乳液、純丙乳液和硅丙乳液；作為成膜助劑的低熔點(diǎn)硼玻璃粉、丙二醇苯醚、十二碳醇酯、甲氧基丁醇、乙二醇單丁醚和二丙二醇丙醚；作為增塑劑的鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、磷酸脂肪醇酯、磷酸酚酯、甘油三醋酸酯、一縮二乙二醇苯甲酸酯、偏苯三酸三辛酯、檸檬酸三乙酯、乙酰檸檬酸三乙酯、檸檬酸三丁酯、己二酸丙二醇聚酯和癸二酸丙二醇聚酯；作為交聯(lián)劑的正硅酸乙酯、過氧化苯甲酰、多異氰酸酯、縮水甘油醚、三甲氧基硅烷、醋酸鋅、二甲基丙烯酸乙二醇酯、苯乙烯和聚乙二醇；作為催干劑的月桂酸有機(jī)錫、環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷、環(huán)烷酸錳、環(huán)烷酸鉛、環(huán)烷酸鋅和環(huán)烷酸稀土 ；作為酸的鹽酸，或硫酸，或硝酸；作為溶劑的三氯甲烷、四氯化碳、丙酮、乙酸、水、乙醇、四氫呋喃、汽油、戊烷、己烷、辛烷、苯、甲苯和二甲苯。
[0028]接著，
[0029]實(shí)施例1
[0030]制備的具體步驟為:
[0031]步驟I，先將無機(jī)納米粒子加入濃度為10wt%的硅酸鈉水溶液中超聲分散IOmin后攪拌2h，得到混合液；其中，無機(jī)納米粒子為碳酸鈣。再將攪拌下的混合液于75°C下用酸調(diào)節(jié)其PH值為5后，陳化4h，得到混合溶膠；其中，酸為鹽酸。
[0032]步驟2，先對混合溶膠抽濾洗滌3次后，將其置于120°C下干燥12h，得到復(fù)合粒子。再將復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑依次加入攪拌下的溫度為130°C的乙醇中回流反應(yīng)60min，得到反應(yīng)液；其中，反應(yīng)液中的乙醇、復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑的重量比為75:22:1。
[0033]步驟3，先對反應(yīng)液使用乙醇交替進(jìn)行3次的離心洗滌與分離后，將得到的中間產(chǎn)物置于100°C下干燥4h，得到改性納米復(fù)合粒子`；其中，離心洗滌與分離中的離心洗滌的轉(zhuǎn)速為8000r/min、時間為5min,離心分離的轉(zhuǎn)速為1300r/min、時間為3min。再將改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑、催干劑和溶劑混合均勻并球磨5h ;其中，改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑的重量比為30:50:5:20:5:10，成膜劑為有機(jī)硅樹脂，成膜助劑為低熔點(diǎn)硼玻璃粉，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯，交聯(lián)劑為正硅酸乙酯，催干劑為月桂酸有機(jī)錫，溶劑為三氯甲烷，溶劑的加入量為使上述原料混合后呈浸潤狀，制得近似于圖1所示，以及如圖2中的曲線所示的納米防火涂料。
[0034]實(shí)施例2
[0035]制備的具體步驟為:
[0036]步驟1，先將無機(jī)納米粒子加入濃度為20wt%的硅酸鈉水溶液中超聲分散15min后攪拌2.5h，得到混合液；其中，無機(jī)納米粒子為碳酸鈣。再將攪拌下的混合液于78°C下用酸調(diào)節(jié)其PH值為6后，陳化4.3h，得到混合溶膠；其中，酸為鹽酸。
[0037]步驟2，先對混合溶膠抽濾洗滌3次后，將其置于125°C下干燥llh，得到復(fù)合粒子。再將復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑依次加入攪拌下的溫度為133°C的乙醇中回流反應(yīng)50min，得到反應(yīng)液；其中，反應(yīng)液中的乙醇、復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑的重量比為78:21:1。
[0038]步驟3，先對反應(yīng)液使用乙醇交替進(jìn)行3次的離心洗滌與分離后，將得到的中間產(chǎn)物置于103°C下干燥3.5h，得到改性納米復(fù)合粒子；其中，離心洗滌與分離中的離心洗滌的轉(zhuǎn)速為9000r/min、時間為4.5min,離心分離的轉(zhuǎn)速為1400r/min、時間為2.5min。再將改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑、催干劑和溶劑混合均勻并球磨6h ;其中，改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑的重量比為40:45:10:16:8:8，成膜劑為有機(jī)硅樹脂，成膜助劑為低熔點(diǎn)硼玻璃粉，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯，交聯(lián)劑為正硅酸乙酯，催干劑為月桂酸有機(jī)錫，溶劑為三氯甲烷，溶劑的加入量為使上述原料混合后呈浸潤狀，制得近似于圖1所示，以及如圖2中的曲線所示的納米防火涂料。
[0039]實(shí)施例3
[0040]制備的具體步驟為:
[0041]步驟1，先將無機(jī)納米粒子加入濃度為35wt%的硅酸鈉水溶液中超聲分散20min后攪拌3h，得到混合液；其中，無機(jī)納米粒子為碳酸鈣。再將攪拌下的混合液于80°C下用酸調(diào)節(jié)其PH值為7.5后，陳化4.5h，得到混合溶膠；其中，酸為鹽酸。
[0042]步驟2，先對混合溶膠抽濾洗滌4次后，將其置于130°C下干燥10h，得到復(fù)合粒子。再將復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑依次加入攪拌下的溫度為135°C的乙醇中回流反應(yīng)45min，得到反應(yīng)液；其中，反應(yīng)液中的乙醇、復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑的重量比為80:20:1。
[0043]步驟3，先對反應(yīng)液使用乙醇交替進(jìn)行4次的離心洗滌與分離后，將得到的中間產(chǎn)物置于105°C下干燥3h，得到改性納米復(fù)合粒子；其中，離心洗滌與分離中的離心洗滌的轉(zhuǎn)速為10000r/min、時間為4min,離心分離的轉(zhuǎn)速為1500r/min、時間為2min。再將改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑、催干劑和溶劑混合均勻并球磨6.5h ;其中，改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑的重量比為50:40:15:12:10:6，成膜劑為有機(jī)硅樹脂，成膜助劑為低熔點(diǎn)硼玻璃粉，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯，交聯(lián)劑為正硅酸乙酯，催干劑為月桂酸有機(jī)錫，溶劑為三氯甲烷，溶劑的加入量為使上述原料混合后呈浸潤狀，制得如圖1所示，以及如圖2中的曲線所示的納米防火涂料。
[0044]實(shí)施例4
[0045]制備的具體步驟為:
[0046]步驟1，先將無機(jī)納米粒子加入濃度為30wt%的硅酸鈉水溶液中超聲分散25min后攪拌3.5h，得到混合液；其中，無機(jī)納米粒子為碳酸鈣。再將攪拌下的混合液于83°C下用酸調(diào)節(jié)其PH值為9后，陳化4.8h，得到混合溶膠；其中，酸為鹽酸。
[0047]步驟2，先對混合溶膠抽濾洗滌4次后，將其置于135°C下干燥9h，得到復(fù)合粒子。再將復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑依次加入攪拌下的溫度為138°C的乙醇中回流反應(yīng)40min，得到反應(yīng)液；其中，反應(yīng)液中的乙醇、復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑的重量比為83:19:1。
[0048]步驟3，先對反應(yīng)液使用乙醇交替進(jìn)行4次的離心洗滌與分離后，將得到的中間產(chǎn)物置于108°C下干燥2.5h，得到改性納米復(fù)合粒子；其中，離心洗滌與分離中的離心洗滌的轉(zhuǎn)速為11000r/min、時間為3.5min,離心分離的轉(zhuǎn)速為1600r/min、時間為1.5min。再將改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑、催干劑和溶劑混合均勻并球磨7h ;其中，改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑的重量比為60:35:20:8:13:4，成膜劑為有機(jī)硅樹脂，成膜助劑為低熔點(diǎn)硼玻璃粉，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯，交聯(lián)劑為正硅酸乙酯，催干劑為月桂酸有機(jī)錫，溶劑為三氯甲烷，溶劑的加入量為使上述原料混合后呈浸潤狀，制得近似于圖1所示，以及如圖2中的曲線所示的納米防火涂料。
[0049]實(shí)施例5
[0050]制備的具體步驟為:
[0051]步驟1， 先將無機(jī)納米粒子加入濃度為40wt%的硅酸鈉水溶液中超聲分散30min后攪拌4h，得到混合液；其中，無機(jī)納米粒子為碳酸鈣。再將攪拌下的混合液于85°C下用酸調(diào)節(jié)其PH值為10后，陳化5h，得到混合溶膠；其中，酸為鹽酸。
[0052]步驟2，先對混合溶膠抽濾洗滌5次后，將其置于140°C下干燥8h，得到復(fù)合粒子。再將復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑依次加入攪拌下的溫度為140°C的乙醇中回流反應(yīng)30min，得到反應(yīng)液；其中，反應(yīng)液中的乙醇、復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑的重量比為85:18:1。
[0053]步驟3，先對反應(yīng)液使用乙醇交替進(jìn)行5次的離心洗滌與分離后，將得到的中間產(chǎn)物置于110°C下干燥2h，得到改性納米復(fù)合粒子；其中，離心洗滌與分離中的離心洗滌的轉(zhuǎn)速為12000r/min、時間為3min,離心分離的轉(zhuǎn)速為1700r/min、時間為lmin。再將改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑、催干劑和溶劑混合均勻并球磨8h ;其中，改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑的重量比為70:30:25:5:15:1，成膜劑為有機(jī)硅樹脂，成膜助劑為低熔點(diǎn)硼玻璃粉，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯，交聯(lián)劑為正硅酸乙酯，催干劑為月桂酸有機(jī)錫，溶劑為三氯甲烷，溶劑的加入量為使上述原料混合后呈浸潤狀，制得近似于圖1所示，以及如圖2中的曲線所示的納米防火涂料。
[0054]再分別選用作為無機(jī)納米粒子的碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂中的一種或兩種以上的混合物；作為成膜劑的有機(jī)硅樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂、乙烯基酯樹脂、苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液中的一種或兩種以上的混合物；作為成膜助劑的低熔點(diǎn)硼玻璃粉、丙二醇苯醚、十二碳醇酯、甲氧基丁醇、乙二醇單丁醚、二丙二醇丙醚中的一種或兩種以上的混合物；作為增塑劑的鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、磷酸脂肪醇酯、磷酸酚酯、甘油三醋酸酯、一縮二乙二醇苯甲酸酯、偏苯三酸三辛酯、檸檬酸三乙酯、乙酰檸檬酸三乙酯、檸檬酸三丁酯、己二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯中的一種或兩種以上的混合物；作為交聯(lián)劑的正硅酸乙酯、過氧化苯甲酰、多異氰酸酯、縮水甘油醚、三甲氧基硅烷、醋酸鋅、二甲基丙烯酸乙二醇酯、苯乙烯、聚乙二醇中的一種或兩種以上的混合物；作為催干劑的月桂酸有機(jī)錫、環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷、環(huán)烷酸錳、環(huán)烷酸鉛、環(huán)烷酸鋅、環(huán)烷酸稀土中的一種或兩種以上的混合物；作為酸的鹽酸，或硫酸，或硝酸；作為溶劑的三氯甲烷，或四氯化碳，或丙酮，或乙酸，或水，或乙醇，或四氫呋喃，或汽油，或戊烷，或己烷，或辛烷，或苯，或甲苯，或二甲苯，重復(fù)上述實(shí)`施例1~5，同樣制得了如或近似于圖1所示，以及如或近似于圖2中的曲線所示的納米防火涂料。
[0055]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的納米防火涂料及其制備方法進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米防火涂料，包括無機(jī)填料，其特征在于: 所述納米防火涂料由重量比為30~70:30~50:5~25:5~20:5~15:1~10的無機(jī)填料、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑和催干劑組成； 所述無機(jī)填料為改性納米復(fù)合粒子，所述改性納米復(fù)合粒子為表面覆有二氧化硅粒子的無機(jī)納米粒子，其由重量比為1:0.5~2的無機(jī)納米粒子與二氧化硅粒子構(gòu)成，所述無機(jī)納米粒子的粒徑為100~400nm，其為碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂中的一種或兩種以上的混合物，所述二氧化硅粒子的粒徑為10~40nm，所述無機(jī)納米粒子與二氧化硅粒子之間以Ca-O-Si化學(xué)鍵或Mg-O-Si化學(xué)鍵相連接； 所述成膜劑為有機(jī)硅樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂、乙烯基酯樹脂、苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液中的一種或兩種以上的混合物； 所述成膜助劑為低熔點(diǎn)硼玻璃粉、丙二醇苯醚、十二碳醇酯、甲氧基丁醇、乙二醇單丁醚、二丙二醇丙醚中的一種或兩種以上的混合物； 所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、磷酸脂肪醇酯、磷酸酚酯、甘油三醋酸酯、一縮二乙二醇苯甲酸酯、偏苯三酸三辛酯、檸檬酸三乙酯、乙酰檸檬酸三乙酯、檸檬酸三丁酯、己二酸丙二醇聚酯、癸二酸丙二醇聚酯中的一種或兩種以上的混合物； 所述交聯(lián)劑為正硅酸乙酯、過氧化苯甲酰、多異氰酸酯、縮水甘油醚、三甲氧基硅烷、醋酸鋅、二甲基丙烯酸乙二醇酯、苯乙烯、聚乙二醇中的一種或兩種以上的混合物； 所述催干劑為月桂酸有機(jī)錫、環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷、環(huán)烷酸錳、環(huán)烷酸鉛、環(huán)烷酸鋅、環(huán)烷酸稀土中的一種或兩種以上的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米防火涂料，其特征是納米復(fù)合粒子為均勻分散狀。
3.—種權(quán)利要求1所述納米防火涂料的制備方法，包括物理混合法，其特征在于完成步驟如下: 步驟I，先將無機(jī)納米粒子加入濃度為10~40wt%的硅酸鈉水溶液中超聲分散10~30min后攪拌至少2h，得到混合液，再將攪拌下的混合液于75~85°C下用酸調(diào)節(jié)其pH值為5~10后，陳化4~5h，得到混合溶膠； 步驟2，先對混合溶膠抽濾洗滌至少3次后，將其置于120~140°C下干燥8~12h，得到復(fù)合粒子，再將復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑依次加入攪拌下的溫度為130~140°C的乙醇中回流反應(yīng)30~60min，得到反應(yīng)液，其中，反應(yīng)液中的乙醇、復(fù)合粒子和硅烷偶聯(lián)劑的重量比為75~85:18~22:1 ; 步驟3，先對反應(yīng)液使用乙醇交替進(jìn)行至少3次的離心洗滌與分離后，將得到的中間產(chǎn)物置于100~110°C下干燥2~4h，得到改性納米復(fù)合粒子，再將改性納米復(fù)合粒子、成膜劑、成膜助劑、增塑劑、交聯(lián)劑、催干劑和溶劑混合均勻并球磨5~8h，制得納米防火涂料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米防火涂料的制備方法，其特征是酸為鹽酸，或硫酸，或硝酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米防火涂料的制備方法，其特征是離心洗滌與分離中的離心洗滌的轉(zhuǎn)速為8000~12000r/min、時間為3~5min，離心分離的轉(zhuǎn)速為1300~1700r/min、時間為I~3min。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米防火涂料的制備方法，其特征是溶劑為三氯甲烷，或四氯化碳，或丙酮，或乙酸，或水，或乙醇，或四氫呋喃，或汽油，或戊烷，或己烷，或辛烷，或苯，或甲苯，或 二甲苯。
【文檔編號】C09D161/20GK103805056SQ201210458505
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】王歡, 張獻(xiàn), 田興友, 鄭康, 劉香蘭, 包超, 顧振, 薛萌 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院