CN101671523B - 水性阻燃隔热保温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

水性阻燃隔热保温涂料及其制备方法，涉及一种建筑涂料，提供一种集阻燃性能、保温性能及装饰作用于一体的建筑保温涂料。涂料由乳液、阻燃剂、钛白粉、空心玻璃微珠、水及助剂组成，各组分按质量份数为乳液35～40、阻燃剂20～30、钛白粉15～20、空心玻璃微珠5～10、水19～21、助剂11～15。用多种无机类、磷类、氮类阻燃剂，利用不同阻燃剂之间的协同作用，能在用量较少的情况下达到阻燃效果，同时不影响涂料涂层的物理性能；另通过玻璃微珠减少热传导率、热对流和热辐射，获得保温性能，涂层厚度约为1mm就能达到很好的保温效果。涂料的保温和阻燃性能体现为导热系数≤0.090W/(mk)，氧指数≥28.0％。

Description

水性阻燃隔热保温涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑涂料，尤其涉及一种具有阻燃隔热保温功能的涂料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术与社会生产的快速发展，能源和环境成为全社会日益瞩目的两大问题，因而对节能和环保提出更高的要求。世界能源需求量以每年2％的速度增长，而这些能源大约有30％能耗在建筑物上。在我国，建筑能耗连同围护结构材料生产的能耗已占到全国能耗总量的27.6％，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到33％以上。节能建筑(Energy efficiencyin buildings)是提高建筑能源使用效率的有效途径。其中，建筑材料保温节能已经广泛使用于节能建筑上。建筑材料保温节能措施包括使用节能保温材料及建筑保温涂料，在目前中国的建筑设计施工中，90％以上都采用了挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)、模塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、硬质聚氨酯泡沫塑料(PU)等有机质绝热材料作为外墙保温材料，但这些保温材料耐火性极差，在80℃就产生熔融变形滴落。如央视新台址突发火灾，根据北京市消防局提供的资料，大楼外墙使用的节能保温材料为挤塑板(XPS)，其具有高抗压、防潮、不透气、耐腐蚀、导热系数低等优异性能。但是，挤塑聚苯乙烯泡沫塑料属于有机质绝热保温材料，为可燃性建筑材料。

在建筑物外墙喷涂保温涂料是建筑节能的另一个手段，其成本低、施工方便。关于建筑保温涂料已有许多的报道，如王立华等(中国专利CN 1757689A)公开了一种薄层涂覆型防水保温涂料，它包括了弹性丙烯酸乳液、石棉绒、滑石粉、空心玻璃微珠、不透明聚合物、消泡剂、防腐剂、增稠剂、水。这种涂料在保证防水隔热效果的前提下涂层厚度降低至2mm左右，耐磨性和抗穿刺能力较强。高巴特尔(中国专利CN 1483775A)公开了一种由空心硅，膨胀珍珠岩粉，硅藻土，轻钙粉，岩棉，丙烯酸乳液，水等颜料配置而成的复合建筑保温涂料。该涂料在墙面上涂刮1.5～2.5cm厚度，其保温效果可与3～5cm聚苯板相等。王博等(中国专利CN1858129A)公开了一种聚氨酯保温涂料的制作方法。该保温涂料主要由聚氨酯树脂和粉煤灰复合而成，施工工艺简单，保温效果良好。目前建筑保温涂料虽均具有保温效果，但普遍存在以下问题：(1)防火阻燃效果差，由于基料均采用聚合物，聚合物本身易燃烧，所以涂层达不到防火阻燃的效果，给安全埋下了隐患。(2)装饰效果差，现市售的保温涂料的涂层均较厚才能达到良好的保温效果，所以不能达到很好的装饰作用，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种集阻燃性能、保温性能及装饰作用于一体的水性阻燃隔热保温涂料及其制备方法。

所述水性阻燃隔热保温涂料由乳液、阻燃剂、钛白粉、空心玻璃微珠、水及助剂组成，各组成部分的配比按质量份数为乳液35～40、阻燃剂20～30、钛白粉15～20、空心玻璃微珠5～10、水19～21、助剂11～15。

所述乳液最好为硅丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液等中的至少一种，其中，乳液的固含量最好为48％～50％。

所述阻燃剂最好选自无机阻燃剂、磷类阻燃剂或含氮阻燃剂等，所述无机阻燃剂最好选自氢氧化镁、氯化石蜡或氢氧化铝等；所述磷类阻燃剂最好选自聚磷酸铵(APP)、磷酸二氢铵、六甲基磷酰三胺、六偏磷酸钠或磷酸二苯二甲苯酯等；所述含氮阻燃剂最好选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸或三聚氰胺磷酸酯等；使用过程中阻燃剂为上述化合物中的至少一种。

所述空心玻璃微珠的粒径范围最好为10～180μm。

所述助剂包括消泡剂、防腐剂、增稠剂、分散剂、成膜助剂和丙二醇，各组分的质量份数为消泡剂0.1～0.5、防腐剂0.1～0.5、增稠剂0.3～0.6、分散剂0.3～0.7、成膜助剂8～10、丙二醇2～3。

所述消泡剂为Foamaster111、Foamaster306或Nopco NXZ(德国科宁公司)。

所述防腐剂为1，2-苯并异噻唑-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮或四氯间甲苯二甲腈。

所述增稠剂为HX-5430(华夏助剂)或PUR2025(上海长风化工)。

所述分散剂为SN-Dispersant-5040或Dispex N40(天津宝兴公司)。

所述成膜助剂为醇酯-12。

所述水性阻燃隔热保温涂料的制备方法包括以下步骤：

1)将水、丙二醇、分散剂和消泡剂加入到反应釜中，搅拌；

2)加入钛白粉和阻燃剂，分散；

3)加入空心玻璃微珠，搅拌，得水性阻燃隔热保温涂料的浆料；

4)将乳液、消泡剂、防腐剂和成膜助剂加入到浆料中，搅拌，调节pH值到8～9；

5)加入增稠剂，调节涂料粘度为95～105Ku，即得水性阻燃隔热保温涂料。

在步骤4)中，所述调节pH值最好采用氨水调节pH值。

本发明制备的水性阻燃隔热保温涂料的导热系数≤0.090W/(mk)，氧指数≥28.0％。同时具有良好的耐候性，耐洗刷性等综合性能，且制备工艺简单，使用方便。其具有以下显著优点：1)在水性阻燃隔热保温涂料的制备过程中，采用了多种高效无机类、磷类、氮类阻燃剂，充分利用不同阻燃剂之间的协同作用，能够在用量较少的情况下达到优异的阻燃效果，同时不影响涂料涂层的物理性能；2)采用粒径范围为10～180μm的空心玻璃微珠，这种玻璃微珠可以减少热传导率、热对流和热辐射，高效绝热，在真空状态时能使分子振动热传导和对流传导两种方式完全消失，因此具有很好的保温性能。3)其涂层厚度约为1mm就能达到很好的保温效果，同时能具有良好的阻燃功能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：称取蒸馏水19kg、丙二醇2kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)0.3kg、消泡剂(Foamaster111)0.05kg加入反应釜中，慢速搅拌约5min后加入金红石型钛白粉15kg、氢氧化镁15kg、氯化石蜡8kg，进行高速分散1h；然后加入空心玻璃微珠5kg慢速搅拌30min，得到阻燃隔热保温涂料的浆料。将聚合物硅丙乳液35kg、消泡剂(Foamaster111)0.05kg、成膜助剂(醇酯-12)1.7kg、防腐剂(1，2-苯并异噻唑-3-酮)0.2kg加入反应釜中，搅拌20min后用氨水调节pH 8.5，最后用增稠剂(HX-5430)0.4kg调节涂料粘度约为100Ku左右，即得水性阻燃隔热保温涂料。该涂料的导热系数在0.085W/(m·k)，氧指数为29.0％，采用国标GB/T9755-2001检测涂料各项技术性能指标，检测结果见表1。

表1  水性阻燃保温涂料技术性能指标和检测结果

实施例2：称取蒸馏水20kg、丙二醇2kg、分散剂(Dispex N40)0.4kg、消泡剂(Foamaster306)0.06kg加入到反应釜中，慢速搅拌5min后加入金红石型钛白粉18kg、氢氧化铝16kg、氯化石蜡5kg，进行高速分散1h。称取空心玻璃微珠5kg加入反应釜中慢速搅拌30min。

称量纯丙乳液36kg、消泡剂(Foamaster 306)0.05kg、成膜助剂(醇酯-12)1.8kg、防腐剂(5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)0.25kg加入到反应釜中，搅拌20min后用氨水调节pH为8，最后用增稠剂(PUR 2025)0.45kg调节涂料粘度为100Ku左右。所得水性阻燃隔热涂料的导热系数在0.090W/(m·k)，氧指数为29.0％，其他性能同实施例1。

实施例3：称取蒸馏水21kg、丙二醇2kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)0.5kg、消泡剂(Foamaster111)0.07kg加入反应釜中，慢速搅拌6min后加入金红石型钛白粉20kg、聚磷酸铵10kg、三聚氰胺5kg，高速分散1h。称取空心玻璃微珠5kg加入反应釜中慢速搅拌30min。

称量苯丙乳液37kg、消泡剂(Foamaster111)0.08kg、成膜助剂(醇酯-12)1.9kg、防腐剂(四氯间甲苯二甲腈)0.3kg加入到反应釜中，搅拌20min后用氨水调节pH为9，最后用增稠剂(HX-5430)0.5kg调节涂料粘度为100Ku左右。所得水性阻燃隔热涂料的导热系数在0.090W/(m·k)，氧指数为29.0％，其他性能同实施例1。

实施例4：称取蒸馏水20kg、丙二醇2kg、SN-Dispersant-5040和Dispex N40各0.3kg、Foamaster111和Dispex N40各0.04kg，加入反应釜中，慢速搅拌4min后加入金红石型钛白粉19kg、磷酸二氢铵11kg、三聚氰胺氰尿酸5kg，高速分散1h。称取空心玻璃微珠5kg加入反应釜中慢速搅拌30min。称量纯丙乳液39kg、Foamaster111和Dispex N40各0.04kg、醇酯-122.0kg、四氯间甲苯二甲腈0.35kg加入反应釜中，搅拌约20min后用氨水调节pH为9，最后用HX-5430和PUR 2025各0.25kg调节涂料粘度为100Ku左右。所得水性阻燃隔热涂料的导热系数在0.085W/(m·k)，氧指数为30.0％，，其他性能同实施例1。

实施例5：称取蒸馏水21kg、丙二醇3kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)0.7kg、消泡剂(Foamaster111)0.09kg加入反应釜中，慢速搅拌5min后加入金红石型钛白粉20kg、磷酸二苯二甲苯酯12kg、三聚氰胺磷酸酯5kg，高速分散1h，称取空心玻璃微珠5kg加入反应釜中慢速搅拌30min；称量苯丙乳液39kg、消泡剂(Foamaster111)0.1kg、成膜助剂(醇酯-12)1.9kg、防腐剂(5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)0.4kg加入反应釜中，搅拌20min后用氨水调节pH为8，最后用增稠剂(HX-5430)和(PUR 2025)各0.3kg调节涂料粘度为100Ku左右。所得水性阻燃隔热涂料的导热系数在0.087W/(m·k)，氧指数为28.0％，其他性能同实施例1。

实施例6：称取蒸馏水264.6kg、丙二醇37.8kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)8.82kg、消泡剂(Foamaster111)1.134kg加入反应釜中，慢速搅拌5min后加入金红石型钛白粉252kg、磷酸二苯二甲苯酯151.2kg、三聚氰胺磷酸酯63kg，高速分散1h，称取空心玻璃微珠63kg加入反应釜中慢速搅拌30min；称量苯丙乳液491.4kg、消泡剂(Foamaster111)1.26kg、成膜助剂(醇酯-12)23.94kg、防腐剂(5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)5.04kg加入反应釜中，搅拌20min后用氨水调节pH为8，最后用增稠剂(HX-5430)和(PUR 2025)各3.78kg调节涂料粘度为100Ku左右。所得水性阻燃隔热涂料的导热系数在0.090W/(m·k)，氧指数为28.0％，其他性能同实施例1。

实施例7：称取蒸馏水390.6kg、丙二醇37.2kg、分散剂(SN-Dispersant-5040)9.3kg、消泡剂(Foamaster111)1.302kg加入反应釜中，慢速搅拌6min后加入金红石型钛白粉372kg、聚磷酸铵186kg、三聚氰胺93kg，高速分散1h。称取空心玻璃微珠93kg加入反应釜中慢速搅拌30min；称量苯丙乳液688.2kg、消泡剂(Foamaster111)1.488kg、成膜助剂(醇酯-12)35.34kg、防腐剂(四氯间甲苯二甲腈)5.58kg加入到反应釜中，搅拌20min后用氨水调节pH为9，最后用增稠剂(HX-5430)9.3kg调节涂料粘度为100Ku左右。所得水性阻燃隔热涂料的导热系数在0.090W/(m·k)，氧指数为29.0％，其他性能同实施例1。

Claims (8)

1.水性阻燃隔热保温涂料，其特征在于由乳液、阻燃剂、钛白粉、空心玻璃微珠、水及助剂组成，各组成部分的配比按质量份数为乳液35～40、阻燃剂20～30、钛白粉15～20、空心玻璃微珠5～10、水19～21、助剂11～15；

所述乳液为硅丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液中的至少一种；乳液的固含量为48％～50％；

所述空心玻璃微珠的粒径范围为10～180μm。

2.如权利要求1所述的水性阻燃隔热保温涂料，其特征在于所述阻燃剂选自无机阻燃剂、磷类阻燃剂或含氮阻燃剂。

3.如权利要求2所述的水性阻燃隔热保温涂料，其特征在于所述无机阻燃剂选自氢氧化镁、氯化石蜡或氢氧化铝；所述磷类阻燃剂选自聚磷酸铵、磷酸二氢铵、六甲基磷酰三胺、六偏磷酸钠或磷酸二苯二甲苯酯；所述含氮阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸或三聚氰胺磷酸酯。

4.如权利要求1所述的水性阻燃隔热保温涂料，其特征在于所述助剂包括消泡剂、防腐剂、增稠剂、分散剂、成膜助剂和丙二醇，各组分的质量份数为消泡剂0.1～0.5、防腐剂0.1～0.5、增稠剂0.3～0.6、分散剂0.3～0.7、成膜助剂8～10、丙二醇2～3。

5.如权利要求4所述的水性阻燃隔热保温涂料，其特征在于所述消泡剂为Foamaster111、Foamaster306或Nopco NXZ；所述防腐剂为1，2-苯并异噻唑-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮或四氯间甲苯二甲腈。

6.如权利要求4所述的水性阻燃隔热保温涂料，其特征在于所述增稠剂为HX-5430或PUR 2025；所述分散剂为SN-Dispersant-5040或Dispex N40；所述成膜助剂为醇酯-12。

7.如权利要求1所述的水性阻燃隔热保温涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将水、丙二醇、分散剂和消泡剂加入到反应釜中，搅拌；

2)加入钛白粉和阻燃剂，分散；

3)加入空心玻璃微珠，搅拌，得水性阻燃隔热保温涂料的浆料；

4)将乳液、消泡剂、防腐剂和成膜助剂加入到浆料中，搅拌，调节pH值到8～9；

5)加入增稠剂，调节涂料粘度为95～105Ku，即得水性阻燃隔热保温涂料。

8.如权利要求7所述的水性阻燃隔热保温涂料的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述调节pH值采用氨水调节pH值。