CN103224746B - 一种抗污型环氧防火涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗污型环氧树脂防火涂料及其制备方法，该防火涂料由A组分和B组分混合制成，其中A组分按重量百分比由以下组份混合而成：40～45%的水性环氧树脂、15%的改性聚磷酸铵、6～8%的三聚氰胺、6～8%的季戊四醇、3～7%的纳米二氧化钛、3～5%的纳米二氧化硅、3-7%的有机硅偶联剂、10-15%的水镁石纤维，水适量，A组分的各组分重量百分比之和为100%；B组分为水性环氧树脂重量10%的固化剂。本发明制备的抗污型环氧树脂防火涂料具有水性环保，抗沾污性优良，可长时间耐水浸泡，耐火极限长，不仅可抗污、防火，还具有吸音的功效。
Description
技术领域
本发明属于防火材料技术领域，具体涉及一种抗污型环氧防火涂料及其制备方法。
背景技术
目前国内所使用的膨胀型防火涂料的有些活性成分在湿润条件下会慢慢析出，影响了防火效果。大量实验证实，环氧树脂是防火涂料最好的成膜物，特别是在户外及户内刚性表面。这是因为环氧树脂不仅具有优异的抗冲击强度、封闭性、粘结力及抗潮性能，而且可以作为膨胀型防火涂料的成炭剂，在火灾发生后，涂层能保持完好并粘附在基材上。但是，目前，环氧树脂防火涂料作为钢结构的表面涂层，都没考虑其抗污性能，污渍易粘附在其表面而不能清洗干净，极大地影响了钢结构的抗腐蚀性和美观性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗污型环氧防火涂料及其制备方法，该方法制备出具有良好抗污性能和耐火性能的环氧树脂防火涂料。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种抗污型环氧树脂防火涂料，该防火涂料由A组分和B组分组成，其中A组分按重量百分比包括：40～45%的水性环氧树脂、15%的改性聚磷酸铵、6～8%的三聚氰胺、6～8%的季戊四醇、3～7%的纳米二氧化钛、3～5%的纳米二氧化硅、3-7%的有机硅偶联剂、10-15%的水镁石纤维，余量为水；B组分为固化剂，且固化剂的重量为水性环氧树脂重量的10%。
所述A组分中三聚氰胺的重量百分比为7.5%，季戊四醇的重量百分比为7.5%。
所述的水性环氧树脂为固含量50%的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂，环氧当量为1200-1800。
所述纳米二氧化钛为晶红石型。
所述有机硅偶联剂的型号为KH-560或H550。
所述固化剂为三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物。
所述水镁石纤维的纤维长度小于1mm。
一种制备所述的抗污型环氧树脂防火涂料的方法，将水性环氧树脂、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和有机硅烷偶联剂进行分散，然后加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，分散后加入水镁石纤维和水，搅拌均匀，制得A组分；将A组分与B组分混合均匀，制得抗污型环氧树脂防火涂料。
所述分散是在高剪切乳化机中进行，搅拌是通过桨叶搅拌机实现的。
所述加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇前的分散时间为30～60min，加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇后的分散时间为20～40min。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明采用纳米二氧化钛，由于纳米二氧化钛表面具有可逆的紫外光诱导超双亲性现象，即在光照以后可使水和油在其表面完全铺展，呈超双亲性，有利于清洁；超疏水和超亲水表面都有好的耐粘污性，只有涂料表面张力处于两者之间时最易粘附尘埃；采用的有机硅偶联剂的烷氧基可被水解为羟基，从而增加涂料的亲水性，且有助于水性环氧树脂与纳米二氧化钛和纳米二氧化硅粉体的结合。另外，本发明在高亲水性表面构造高粗糙性表面，或在高疏水表面构筑具高粗糙度的特殊结构表面，都大大提高了耐粘污能力。
本发明采用有机硅偶联剂和纳米二氧化钛作为抗污组元，使用水镁石纤维构造高粗糙性表面，不仅可抗污、防火，还具有吸音的功效。由于采用水性环氧树脂，所以使得本发明制得涂料具有水性环保，并且抗沾污性优良，可长时间耐水浸泡，耐火极限长。
具体实施方式
为对本发明进行更好的说明，列举以下实施例，但以下实施例并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种抗污型环氧树脂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分按重量百分比包括：400g的固含量为50%、环氧当量为1200的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂（岳阳石化总厂CYD112-W50）、150g的改性聚磷酸铵、75g的三聚氰胺、75g的季戊四醇、50g的晶红石型纳米二氧化钛、30g的纳米二氧化硅、50g的硅烷偶联剂KH-560、150g纤维长度小于1mm的水镁石纤维，余量为去离子水；B组分为40g的三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物。
上述防火涂料的制备方法：将固含量为50%、环氧当量为1200的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂、晶红石型纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和硅烷偶联剂KH-560加入高剪切乳化机中在8000转/分的转速以上进行分散45分钟，然后加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，分散30分钟后加入纤维长度小于1mm的水镁石纤维和去离子水，用桨叶搅拌机搅拌均匀，制得A组分，将A组分、三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物混合均匀，制得抗污型环氧树脂防火涂料。
实施例2
一种抗污型环氧树脂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分按重量百分比包括：400g的固含量为50%、环氧当量为1800的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂（岳阳石化总厂CYD112-W50）、150g的改性聚磷酸铵、75g的三聚氰胺、75g的季戊四醇、70g的晶红石型纳米二氧化钛、30g的纳米二氧化硅、60g的硅烷偶联剂KH550、100g的纤维长度小于1mm的水镁石纤维，余量为去离子水；B组分为40g的三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物。
上述防火涂料的制备方法：将固含量为50%、环氧当量为1800的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂、晶红石型纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和硅烷偶联剂KH550加入高剪切乳化机中在8000转/分的转速以上进行分散45分钟，然后加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，分散30分钟后加入纤维长度小于1mm的水镁石纤维和去离子水，用桨叶搅拌机搅拌均匀，制得A组分，将A组分、三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物混合均匀，制得抗污型环氧树脂防火涂料。
实施例3
一种抗污型环氧树脂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分按重量百分比包括：450g的固含量为50%、环氧当量为1400的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂（岳阳石化总厂CYD112-W50）、150g的改性聚磷酸铵、75g的三聚氰胺、75g的季戊四醇、70g的晶红石型纳米二氧化钛、50g的纳米二氧化硅、70g的硅烷偶联剂KH-560、150g的纤维长度小于1mm的水镁石纤维和余量为去离子水；B组分为45g的三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物。
上述防火涂料的制备方法：将固含量为50%、环氧当量为1400的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂、晶红石型纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和硅烷偶联剂KH-560加入高剪切乳化机中在8000转/分的转速以上进行分散45分钟，然后加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，分散30分钟后加入纤维长度小于1mm的水镁石纤维和去离子水，用桨叶搅拌机搅拌均匀，制得A组分，将A组分、三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物混合均匀，制得抗污型环氧树脂防火涂料。
实施例4
一种抗污型环氧树脂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分按重量百分比包括：40%的固含量为50%、环氧当量为1300的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂（岳阳石化总厂CYD112-W50）、15%的改性聚磷酸铵、7.5%的三聚氰胺、7.5%的季戊四醇、3%的晶红石型纳米二氧化钛、5%的纳米二氧化硅、3%的硅烷偶联剂KH550、15%的纤维长度小于1mm的水镁石纤维，余量为去离子水；B组分为水性环氧树脂重量10%的三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物。
上述防火涂料的制备方法：将固含量为50%、环氧当量为1300的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂、晶红石型纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和硅烷偶联剂KH550加入高剪切乳化机中在8000转/分的转速以上进行分散30分钟，然后加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，分散20分钟后加入纤维长度小于1mm的水镁石纤维和去离子水，用桨叶搅拌机搅拌均匀，制得A组分，将A组分、三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物混合均匀，制得抗污型环氧树脂防火涂料。
实施例5
一种抗污型环氧树脂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分按重量百分比包括：45%的固含量为50%、环氧当量为1600的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂（岳阳石化总厂CYD112-W50）、15%的改性聚磷酸铵、6%的三聚氰胺、8%的季戊四醇、4%的晶红石型纳米二氧化钛、3%的纳米二氧化硅、7%的硅烷偶联剂KH-560、10%的纤维长度小于1mm的水镁石纤维，余量为去离子水；B组分为水性环氧树脂重量10%的三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物。
上述防火涂料的制备方法：将固含量为50%、环氧当量为1600的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂、晶红石型纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和硅烷偶联剂KH-560加入高剪切乳化机中在8000转/分的转速以上进行分散60分钟，然后加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，分散40分钟后加入纤维长度小于1mm的水镁石纤维和去离子水，用桨叶搅拌机搅拌均匀，制得A组分，将A组分、三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物混合均匀，制得抗污型环氧树脂防火涂料。
实施例6
一种抗污型环氧树脂防火涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分按重量百分比包括：42%的固含量为50%、环氧当量为1700的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂（岳阳石化总厂CYD112-W50）、15%的改性聚磷酸铵、8%的三聚氰胺、6%的季戊四醇、7%的晶红石型纳米二氧化钛、3%的纳米二氧化硅、6%的硅烷偶联剂KH550、10%的纤维长度小于1mm的水镁石纤维，余量为去离子水；B组分为水性环氧树脂重量10%的三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物。
上述防火涂料的制备方法：将固含量为50%、环氧当量为1700的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂、晶红石型纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和硅烷偶联剂KH550加入高剪切乳化机中在8000转/分的转速以上进行分散40分钟，然后加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，分散35分钟后加入纤维长度小于1mm的水镁石纤维和去离子水，用桨叶搅拌机搅拌均匀，制得A组分，将A组分、三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物混合均匀，制得抗污型环氧树脂防火涂料。
本发明实施例1-3制备得到的抗污型环氧树脂防火涂料，其防火性能及抗污性能测试结果见表1。
表1
从表1中可看出，实施例2和3制备的抗污型环氧树脂防火涂料都具有超亲水表面，表现出良好的抗污性能和耐火性能。
本发明中的水镁石纤维属于无机阻燃组分，且由纤维化水镁石矿制得，有机硅烷偶联剂即为硅烷偶联剂，型号为KH-560或H550。
本发明制备抗污型环氧树脂防火涂料的抗污的原理是构造粗糙超亲水表面，达到抗污的目的；其中水性环氧树脂优选非离子型乳化剂乳化的环氧树脂（即非离子型的自乳化环氧树脂）；改性聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺作为有机的阻燃体系，水镁石纤维作为无机的阻燃剂和粗糙表面构造剂；有机硅偶联剂优选KH550，更利于环氧树脂与纳米二氧化钛、纳米二氧化硅粒子的结合。
Claims (8)
1.一种抗污型环氧树脂防火涂料，其特征在于：该防火涂料由A组分和B组分组成，其中A组分按重量百分比包括：40～45％的水性环氧树脂、15％的改性聚磷酸铵、6～8％的三聚氰胺、6～8％的季戊四醇、3～7％的纳米二氧化钛、3～5％的纳米二氧化硅、3-7％的有机硅偶联剂、10-15％的水镁石纤维，余量为水；B组分为固化剂，且固化剂的重量为水性环氧树脂重量的10％；
所述的水性环氧树脂为固含量50％的非离子型乳化剂乳化的环氧树脂，环氧当量为1200-1800；
所述纳米二氧化钛为晶红石型。
2.根据权利要求1所述的一种抗污型环氧树脂防火涂料，其特征在于：所述A组分中三聚氰胺的重量百分比为7.5％，季戊四醇的重量百分比为7.5％。
3.根据权利要求1所述的一种抗污型环氧树脂防火涂料，其特征在于：所述有机硅偶联剂的型号为KH-560或KH550。
4.根据权利要求1所述的一种抗污型环氧树脂防火涂料，其特征在于：所述固化剂为三乙醇胺与聚醚胺D400质量比为2:1的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种抗污型环氧树脂防火涂料，其特征在于：所述水镁石纤维的纤维长度小于1mm。
6.一种制备如权利要求1所述的抗污型环氧树脂防火涂料的方法，其特征在于：
将水性环氧树脂、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和有机硅烷偶联剂进行分散，然后加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇，分散后加入水镁石纤维和水，搅拌均匀，制得A组分；将A组分与B组分混合均匀，制得抗污型环氧树脂防火涂料。
7.根据权利要求6所述的制备抗污型环氧树脂防火涂料的方法，其特征在于：所述分散是在高剪切乳化机中进行，搅拌是通过桨叶搅拌机实现的。
8.根据权利要求6所述的制备抗污型环氧树脂防火涂料的方法，其特征在于：加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇前的分散时间为30～60min，加入改性聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇后的分散时间为20～40min。
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