CN100432167C - 一种轨道客车内用水性无机非膨胀型防火涂料及其制法 - Google Patents

Abstract

一种水性无机非膨胀型防火涂料，为色漆和固化剂双组分。色漆为由硅溶胶(15.0～35.0%)、双氟树脂(5.0～20.0%)、晶华醇酯-12(0.2～1.0%)、硅微粉(7.0～14.0%)、纳米钛白粉(8.0～15.0%)、高岭土(12.0～20.0%)、助剂AMP-95(0.1～1.0%)、分散剂737(0.2～1.5%)、消泡剂和乳化剂(0.5～4.0%)经分散而得；固化剂为AQ210(为双氟树脂加量的4～9%)。使用时先将固化剂和色漆混合均匀放入静电喷涂设备中，对已经进行喷砂处理的厢体表面进行喷涂。涂层具有自洁性、抗菌性，美观、大方，不燃烧、不膨胀，防火等级能达到国家要求的一级。

Description

一种轨道客车内用水性无机非膨胀型防火涂料及其制法

技术领域

本发明属于基于无机物质的涂料组合物领域，特别是带有有机添加剂的碱金属硅酸盐的涂料组合物；同时，还属于防火、防污涂料范畴。另外，本发明涉及用于静电喷涂的涂料技术领域。

背景技术

当前国内对涂料的研究主要集中在有机膨胀型防火涂料方向上，对水性无机非膨胀型防火涂料，目前国内研究较少，文献报道率几乎为零。而轨道客车内用饰面型涂料多以溶剂型为主，存在的共性问题是不防火、易老化、自洁性差。由于涂料本身含有大量有机物，这样温度高时，就会燃烧，产生大量浓烟和有毒气体。如韩国第三大城市大邱2003年2月18日发生的地铁纵火案，有两辆列车共12节车厢全部被烧毁，至少死亡140人，重伤136人，具有关分析，车厢内饰材料燃烧产生的浓烟及有害气体，也使一些人窒息或中毒死亡。而且该类有机涂料生产和使用过程中污染大，高VOC排放，高成本。随着当前轨道客车的不断提速、轨道客车车体材质的发展方向以及涂料的发展趋势，对客车内饰涂料提出了更高的要求，特研究该涂料。

虽然已经有涂覆于金属表面的涂料专利，如韩征安的专利申请：发明名称为：用于黑色金属基材表面防腐的环保型可交联水性烘干漆的专利申请，CN1417276(申请号02146650.5)；发明名称为：用于黑色金属基材表面装饰的环保型自交联水性自干漆的专利申请，CN 1417273(申请号02146647.5)，提供了用于黑色金属基材表面防腐的水性环保型涂料，但是这种涂料中以丙烯酸改性环氧聚酯聚合物等有机物为主，应用于轨道客车车体材料表面，同样会带来不防火、污染大等一系列问题。DL 03126626.6专利(石玉英；丁春台；周子鹄；李赉周.超耐候自清洁外墙涂料及其制备方法.)是一种外墙用涂料，成膜物质是有机聚合物，有一定的耐水抗污性，但不防火。DL 01133664的专利(李群楫.防水防火双功能水溶性无机涂料.)的主要成膜物质为碱性金属硅酸盐和粉煤灰，虽然能防火，但其因含有大量硅酸盐，耐水性差；涂层较后，装饰性差。申请号为200310115803.的专利(张铭.新型复合防火涂料.)属于无机、有机高分子成膜的复合涂料，是水溶性的涂料。但它是一种膨胀型防火涂量，遇火发泡膨胀，属于难燃型，易放出有毒的气体和浓烟。而且也不具有自洁性、抗菌性。DL 02112793.专利(王大志；刘金华.具有自洁、抗霉、灭菌及净化空气作用的水性功能涂料.)具有自洁抗菌性，但不防火。

席时俊等人(席时俊，李惠英，杨松柏.铁路客车用阻燃涂料的研制.铁道车辆，1993，(1)：8-11)的文章报道了在原客车涂料不变的基础上添加阻燃剂提高涂料的阻燃性能，其中的添加料为有机树脂。这样，涂层虽然有一定的防火阻燃作用，但一旦失火，势必由于引入大量的有机物质而加速燃烧，放出有害气体。王满等人(王满，刘艳萍.铁路客车用涂料.中国涂料，2001，(3)：12-14)的文章报道了当前在更新换代的25型客车、双层客车等新型车体内部采用了环氧树脂类重防腐涂料。虽然这类涂料延长了客车寿命，但由于涂料含有大量有机物质，起不到防火阻燃作用。

目前，世界上生产该涂料的国家主要是日本、法国、德国、英国等，占世界80％市场份额，其涂料体系主要为环氧/胺加成物底漆和聚酯聚氨酯面漆，属于有机难燃型涂料。而随着列车的发展，日本还计划在运行时速高达250～300公里的高速列车及磁悬浮列车上，采用耐高温的陶瓷涂层。此外，新型硅酮橡胶、硅酮密封胶等防火涂料在高速列车的内饰材料上也有应用。韩国大邱地铁失火促使韩国政府强制规定提高轨道交通工具的防火等级，为此防火陶瓷涂层在轨道车辆内部得到了广泛应用。然而，上述涂料价格高、施工难，大面积使用其高昂成本易于使人望而却步。

发明内容

针对现有技术存有的缺陷，本发明的目的在于提供一种水性无机非膨胀型防火涂料配方。该涂料通过静电喷涂，涂覆于金属或合金材料的表面，形成集高装饰、高防火为一体，同时还具有自洁性、抗菌性的涂层，而且该涂层与火不会燃烧、不膨胀。

1.原料的选择

为了使涂料达到上述高性能，本发明选择原料的基点是：涂料的不燃性：成膜物质以无机材料为主；环保、低成本：溶剂是水；高附着力：基料选用硅溶胶；高自洁性、抗菌性、高耐久性并防止开裂：成分中采用ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂(以下简称双氟树脂)、纳米钛白粉；高防火性：颜填料用钛白粉、硅微粉、未煅烧高岭土；高理化性能：添加COATEX PE737、乳胶漆多功能助剂AMP-95，以及消泡剂SN-Defoamer154、SN-Defoamer318，乳化剂OP-10、固化剂AQ210等；使用时涂层较薄，除纳米钛白粉外，其余原料中固体原料的粒径均在亚微米级。

本发明中的主要原料包括硅溶胶、双氟树脂、晶华醇酯-12、硅微粉、纳米钛白粉、未煅烧高岭土、乳胶漆多功能助剂AMP-95、固化剂AQ210、乳化剂OP-10、分散剂COATEX PE737、消泡剂SN-Defoamer154。其中，固化剂是与ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂配合使用的固化剂；晶华醇酯-12是一种水性成膜助剂，可用其它水性成膜助剂替代；乳化剂OP-10可用同类水性乳化助剂替代使用；分散剂COATEX PE737可用相同成分的同类产品替代或混合使用；消泡剂SN-Defoamer154可单独使用或混合使用，也可以用其它二氧化硅型水性消泡剂如SN-Defoamer318替代或混合使用。

2.涂料的配方：本发明的涂料是两组分：为色漆和固化剂，色漆需要制备。

色漆制备时的配方如表1所示。

表1色漆配方(总量100重量份，固含量43％～60％)

▲注：其它助剂包括消泡剂SN-Defoamer154(或其它二氧化硅型水性消泡剂如SN-Defoamer318)、乳化剂OP-10。

▲注：使用时，要与固化剂AQ210混合使用，加入量为ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂质量的4～9％，随氟树脂用量增多而增多。

经多次实验，认为最优配方如表2所示。

表2最优色漆配方(总量100重量份固含量45～50％)

▲注：其它助剂包括消泡剂SN-Defoamer154(或其它二氧化硅型水性消泡剂如SN-Defoamer318)、乳化剂OP-10，根据情况可适当调节；

▲注：使用时，要与固化剂AQ210混合使用，加入量为ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂质量的4～9％，随氟树脂用量增多而增多。

3.色漆配制工艺流程

色漆的配制工艺流程如图1所示。

按原料配方称量各组分物质。以水做溶剂，首先将水、颜填料和一半量的分散剂加入到分散机或其它分散设备中进行高速分散(如果一次性配制涂料量大，或固含量较低时，加入的水较多，可以分两次加入来配制，一次是在配制色浆时和颜填料一起加入，一次是在配制色浆时和硅溶胶一起加入。但一般为保证色浆的分散稳定性，在颜填料分散时加入的水量较多)，分散速度：2000～2500r/min；分散时间：30～60min；其间加入AMP-95以稳定其pH值在8.0～9.5，制得分散均匀的色浆(是分散好的色浆)；然后快速加入硅溶胶，低速分散使其分散均匀，之后加入氟树脂、醇酯-12和剩余助剂，低速分散搅拌至均匀，最后制得色漆。

色漆在使用时以水做溶剂，同时要加入固化剂，这种固化剂是与双氟树脂(ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂)配合使用的，其质量比为1∶40。配制好的涂料可直接通过静电喷涂设备使用，也可根据静电喷涂设备的要求适当调节粘度(通过加入水的质量)。涂料喷涂于金属材料或合金表面，形成涂层。

与现有技术相比，本发明具有的突出的特点是：(1)选材适当、配方合理、工艺简单易行，成本低廉。(2)涂层集装饰、防火为一体，同时具有自洁性、抗菌性，美观、大方，涂层与火不燃烧、不膨胀，防火等级能达到国家要求的一级。

以下以实施例对本发明作进一步说明

附图说明

附图为色漆的配制工艺流程图。

具体实施方式

实例1、2、3所使用的原料品种和配比如表3所示

表3  涂料制备(总量500g)

注：分散剂737为COATEX PE737；消泡剂318为SN-Defoamer318；消泡剂154为SN-Defoamer154。

本实例采用SDF-400型分散机，叶片直径60mm。首先将颜填料和一半量的分散剂、水加入料桶中，在2000～2500r/min下分散30min，同时，加入AMP-95稳定pH值，制得分散均匀的色浆。分散完后将分散机速度调制500r/min，缓缓加入硅溶胶，低速分散30min。之后将混合均匀的双氟树脂和醇酯-12缓缓加入分散料桶，同时加入剩余分散剂737和消泡剂、乳化剂OP-10，分散100min。

这样，就制备好了该涂料。此制备过程中，消泡剂和乳化剂的加入量按配方比可适当调整，不得超过总量的1.0％。

本实例涂料1、2、3主要技术指标如表4。

表4  色漆技术指标

性质	颜色	状态	粘度(mPa·s)	涂-4杯流动时间(s)
					内容	乳白色	混合均匀，无沉淀、无分层	100～1500	≤45

注：固化剂是在使用时加入，制得的涂料中未加入固化剂成分。

使用方法：首先将要喷涂的材料表面进行喷砂处理。然后将该色漆与固化剂AQ210混合放入静电喷涂设备中，加入量为ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂质量的4～9％，随氟树脂用量增多而增多。如果粘度偏高，可以适当加水调节粘度。喷涂后，可将涂层用烘烤设备进行烘烤，加速固化干燥，同时烧掉部分有机物质。

Claims (5)

1.一种水性无机防火涂料，其特征在于是一种轨道客车体内用水性无机非膨胀型防火涂料；为双组分：色漆和固化剂；色漆为乳白色粘稠液体，无沉淀、不分层，粘度mPa·s 100～1500，涂-4杯流动时间s≤45；由如下组分的重量百分组成：

硅溶胶                15.0～35.0

双氟树脂              5.0～20.0

纳米钛白粉            8.0～15.0

硅微粉                7.0～14.0

高岭土                12.0～20.0

分散剂                0.2～1.5

多功能助剂AMP-95      0.1～1.0

成膜助剂晶华醇酯-12   0.2～1.0

其它助剂              0.5～4.0

水                    8.0～50.0

其中双氟树脂为ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂，分散剂为COATEXPE737，其它助剂为消泡剂SN-Defoamer154、SN-Defoamer318和乳化剂OP-10；

固化剂为AQ-210，加入量为ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂质量的4～9％。

2.根据权利要求1所述一种水性无机防火涂料，其特征在于色漆由如下组分的重量百分组成：

硅溶胶                18.0～26.0

双氟树脂              5.0～10.0

纳米钛白粉            11.0～13.0

硅微粉                8.0～10.0

高岭土                13.0～18.0

分散剂                0.3～0.5

多功能助剂AMP-95      0.1～0.5

成膜助剂晶华醇酯-12   0.1～0.5

其它助剂              0.5～1.0

水                    25.0～41.0

3.如权利要求1所述一种水性无机防火涂料的制法，其特征在于涂料为双组分：固化剂AQ210与色漆；制备色漆所用原料的品种和重量百分配比为：

硅溶胶                 15.0～35.0

双氟树脂               5.0～20.0

纳米钛白粉             8.0～15.0

硅微粉                 7.0～14.0

高岭土                 12.0～20.0

分散剂                 0.2～1.5

多功能助剂AMP-95       0.1～1.0

成膜助剂晶华醇酯-12    0.2～1.0

其它助剂               0.5～4.0

水                     8.0～50.0

其制备工艺步骤为：首先将水、颜填料、一半量的分散剂和消泡剂加入到分散机或其它分散设备中进行高速分散，分散速度：2000～2500r/min；分散时间：30～60min；其间加入AMP-95以稳定其pH值在8.0～9.5，制得分散均匀的色浆；然后快速加入硅溶胶，低速分散使其分散均匀，之后加入氟树脂、醇酯-12和剩余助剂，低速分散搅拌至均匀，最后制得色漆；

固化剂AQ-210使用时加入量为ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂质量的4～9％。

4.如权利要求3所述一种水性无机防火涂料的制法，其特征在于色漆制备工艺步骤中水和分散剂、消泡剂、乳化剂在制备色漆时分两次加入：一次是在配制色浆时和颜填料一起加入，一次是在配制色漆时和硅溶胶一起加入；分开加入量各为该原料总量的40～60％。

5.如权利要求1所述一种水性无机防火涂料的使用方法，其特征在于使用时预先将固化剂AQ210和色漆混合均匀后放入静电喷涂设备中，对已经表面进行喷砂处理的厢体面进行喷涂；固化剂AQ210加入量为ZB-F600双组份水性FEVE氟树脂质量的4～9％；粘度偏高时，可适当加水调节粘度；喷涂后，可将涂层用烘烤设备进行烘烤，加速固化干燥，同时烧掉部分有机物质。

Images