CN106752143A - 一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料 - Google Patents

一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料，包括：煅烧硅藻土：10~50份、偏高岭土基地聚物：50~100份、膨胀珍珠岩：10~30份、可再分散型胶粉：5~10份、水泥：2~6份、钠基膨润土0.5~2份，钛白粉4‑8份。本煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料与基材的结合强度高，且耐燃性能良好。

Description

一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料
技术领域
本发明涉及一种非膨胀型防火涂料，尤其涉及一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料。
背景技术
防火涂料又叫阻燃涂料，其被涂覆在建筑物上的某些易燃材料表面，以提高易燃材料的耐火能力或减缓火焰的蔓延传播速度，从而在一定时间内阻止火势的蔓延，为灭火提供时间。根据阻燃原理，防火涂料可细分为膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料。
膨胀型防火涂料由难燃树脂、难燃剂及碳剂、脱水成碳催化剂和发泡剂组成。涂料涂层在火焰或高温作用下会发生膨胀，形成比原来涂层厚度大几十倍的泡沫碳质层，有效地阻挡外部热源对底材的作用．从而阻止燃烧的发生。
非膨胀型防火涂料是利用无机绝热材料形成绝热涂层，以阻隔热量的传递；防火涂料下的某些成分还能在高温下蒸发和分解，产生吸热作用，消耗火焰的热量。目前常见的非膨胀性防火涂料为以稻壳灰为主要原料的涂料，其涂层一般较厚，且燃烧时会散发大量烟雾，不利于火灾时的逃生。
硅藻土被大量运用在常温装饰涂料中以吸收甲醇，净化空气，但其在高温防火涂料领域的应用还相对较少。申请号为201310739832.0的中国专利申请公开了一种以铝溶胶为主成分的膨胀型无机防火涂料，这种无机防火涂料中添加了0.01~5%的煅烧硅藻土，主要是利用煅烧硅藻土微孔中的水分受热蒸发后的膨胀发泡以达到阻燃的目的。这种膨胀型无机防火涂料与基材的结合强度相对较弱，仅为0.35 Mpa；其耐火极限为63min，即基材在涂覆了防火涂料后达到220℃的背面温度所需的时间为63min。目前，煅烧硅藻土用作非膨胀型防火涂料的绝热涂层的性能尚未得到充分开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料，其与基材的结合强度高，且耐燃性能良好。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料，其特征在于包括：
煅烧硅藻土：10~50份；
偏高岭土基地聚物：50~100份；
膨胀珍珠岩：10~30份；
可再分散型胶粉：5~10份；
水泥：2~6份；
钠基膨润土0.5~2份；
钛白粉3~8份。
本发明的防火涂料以煅烧硅藻土为主要填料。硅藻土本身具有良好的隔热能力，而煅烧去除了硅藻土原土含有的易燃性有机物，提高内孔比表面积，并使硅藻土的微观结构由非晶态的蛋白石转为有序的方石英晶体，从而增加晶粒间界，改变材料表面活性，使其具有更良好的隔热性能。此外，煅烧硅藻土的极高的比表面积和极细的颗粒尺寸具有很强的吸附作用，能够吸附燃烧产生的有害气体，可减少燃烧产生的烟雾和挥发性气体。
为配合煅烧硅藻土发挥其隔热性能，本发明的防火涂料采用膨胀珍珠岩为次要填料，用于改善产品的干密度，使防火涂料在加水搅拌、养护并固结后的干密度小于500kg/m3；同时还采用偏高岭土基地聚物为粘结剂。发明人经过实验发现，煅烧硅藻土与膨胀珍珠岩和偏高岭土基地聚物按一定比例配合所形成的这种防火涂料与基材的结合强度高，耐燃性能优越，且燃烧产生的烟雾和挥发性气体少。
本发明推荐的煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料包括：
煅烧硅藻土：30~40份；
偏高岭土基地聚物：70~100份；
膨胀珍珠岩：20~30份；
可再分散型胶粉：6~10份；
水泥：3~4份；
钠基膨润土1~2份；
钛白粉3~8份。
除了上述的主要填料、次要填料和粘结剂外，为使防火涂料经搅拌后呈均匀稠厚流体状态，采用分散型胶粉、水泥、钠基膨润土和钛白粉均为助剂：可分散型胶粉改善防火涂料的粘结强度，水泥改善防火涂料的硬度，钠基膨润土改善防火涂料的悬浮性，钛白粉改善防火涂料的颜色。
优选地，所述的煅烧硅藻土为在600℃～1100℃高温煅烧0.5~2小时所得的硅藻土。
优选地，所述的防火涂料中还包括2~10份的氢氧化铝。
氢氧化铝分解时能够吸收大量热量，且分解后产生的不燃物质可以稀释可燃性气体，从而达到阻燃目的。
优选地，所述的偏高岭土基地聚物为模数1.0～1.6和浓度30%～45%的水玻璃溶液，与偏高岭土按2：4～5：4质量比混合制得。
本发明防火涂料通过以下步骤进行制备：
（1）制备煅烧硅藻土：将硅藻土在600℃～1100℃高温煅烧0.5~2小时；
（2）制备偏高岭土基地聚物：将高岭土在500℃～900℃高温煅烧1-4小时生成偏高岭土；将NaOH加入水玻璃溶液中，调成模数1.0～1.6和浓度30%～45%的水玻璃溶液，再将所述的水玻璃溶液与所述的偏高岭土按2~5：4的质量比混合；
（3）按上述的质量配比将煅烧硅藻土、偏高岭土基地聚物、膨胀珍珠岩、可再分散型胶粉、水泥、钠基膨润土、钛白粉混合；
（4）向步骤（3）的混合物中加入适量水，以1000r/min~4000r/min的速度搅拌0.5小时，得到煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料；所加入的水的量以使所述煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料在经加水搅拌、养护和固结后的干密度小于500kg/m3为准。
优选地，在所述的步骤3中，按质量配比将氢氧化铝与煅烧硅藻土、偏高岭土基地聚物、膨胀珍珠岩、可再分散型胶粉、水泥、钠基膨润土和钛白粉混合。
有益效果：
本发明的防火涂料采用煅烧硅藻土作为绝热成分，利用硅藻土在煅烧后微观结构发生变化，晶粒间界增加的特性，得到耐火极限大于63min，耐燃性能优秀的防火涂料。此外，本防火涂料与基材的结合强度高，经高温燃烧后的涂料涂层裂纹少，不易由基材上脱落。本防火涂料的配方环保无毒，制备工艺简单，燃烧时无烟、无刺鼻气味。
具体实施方式
下文将结合具体实施例，对本发明进行进一步的说明。在下文的实施例中，所述的硅藻土、高岭土、氢氧化钠、硅酸钠、氢氧化铝、钛白粉、钠基膨润土均购自百灵威科技有限公司，所述的膨胀珍珠岩购自信阳市中凯保温材料有限公司，所述的可再分散型胶粉购自中科国昌（北京）科技有限公司。
实施例1
一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料，包括膨胀珍珠岩30g、氢氧化铝6g、钛白粉4g、可再分散型胶粉6g、水泥3g、钠基膨润土2g、煅烧硅藻土30g和偏高岭土基地聚物100g，其制备步骤如下：
（1）制备煅烧硅藻土：将30g硅藻土在600℃高温下煅烧2小时；
（2）制备偏高岭土基地聚物：将140g高岭土在800℃高温煅烧2h生成偏高岭土；将35.6gNaOH加入到176g浓度29.2%、模数3.2的水玻璃溶液中，加入51.5g水，调成浓度30%、模数为1.0的水玻璃溶液；将水玻璃溶液和偏高岭土按照2:4的质量比混合并冷却；
（3）将30g膨胀珍珠岩、6 g氢氧化铝、4 g钛白粉、6 g可再分散型胶粉、3g水泥、2g钠基膨润土、30g步骤（1）的产物和100g步骤（2）的产物混合，加入24g水，以1000r/min的速度搅拌10min，待混合物均匀后即得无机防火涂料。
对防火涂料耐燃性能的测试
将涂料分层涂于80mm×80mm×8mm的石膏板，涂刷时待第一道涂层表干后再涂刷第二道涂层，涂层厚度为7mm。自然晾干后在环境温度5℃~35℃，相对湿度50%-80%的条件下养护28天，采用垂直燃烧法进行耐火性能测试。石膏板背面温度达到220℃的时间（即涂料的耐火极限）为73min。
试验结束后试件受火面裂纹较少，烧结现象不严重。
防火涂料粘结性能测试
按照《GB9779-88复层建筑涂料》中标准状态粘结强度测试方法对本实施例的防火涂料进行测试。测得本防火涂料的粘结强度为0.85MPa。
实施例2
一种防火涂料，包括膨胀珍珠岩10g、氢氧化铝2g、钛白粉4g、可再分散型胶粉5g、水泥2g、钠基膨润土1g、煅烧硅藻土10g和偏高岭土基地聚物50g，其制备步骤如下：
（1）制备煅烧硅藻土：将10g硅藻土在900℃高温下煅烧1.5小时；
（2）制备偏高岭土基地聚物：将78g高岭土在900℃高温煅烧3h生成偏高岭土；将7.67gNaOH加入到50g浓度29.2%、模数3.2的水玻璃溶液中，加入1g水，调成浓度35%、模数为1.2的水玻璃溶液；将水玻璃溶液和偏高岭土按照3:4的质量比混合并冷却；
（3）将10g膨胀珍珠岩、2g氢氧化铝、4g钛白粉、5g可再分散型胶粉、2g水泥、1g钠基膨润土与10g步骤（1）的产物和50g步骤（2）的产物混合，加入38g水，以3000r/min的速度搅拌15min，待混合物均匀后即得无机防火涂料。
对防火涂料耐燃性能的测试
将涂料分层涂于80mm×80mm×8mm的石膏板，涂刷时待第一道涂层表干后再涂刷第二道涂层，涂层厚度为7mm。自然晾干后在环境温度5℃~35℃，相对湿度50%~80%的条件下养护28天，采用垂直燃烧法进行耐火性能测试。石膏板背面温度达到220℃的时间（涂料的耐燃时间）为65min。试验结束后观察试件受火面涂层，裂纹较少且烧结现象不严重。
防火涂料粘结强度测试
按照《GB9779-88复层建筑涂料》中标准状态粘结强度试验方法，测得该防火涂料的粘结强度为0.72MPa。
实施例3
一种防火涂料，包括膨胀珍珠岩20g、氢氧化铝10g、钛白粉8g、可再分散型胶粉10g、水泥6g、钠基膨润土0.5g、煅烧硅藻土50g和偏高岭土基地聚物70g，其制备步骤如下：
（1）制备煅烧硅藻土：将50g硅藻土在1100℃高温下煅烧0.5小时；
（2）制备偏高岭土基地聚物：将78g在600℃煅烧3h生成偏高岭土；将9.2gNaOH加入到100g浓度29.2%、模数3.2的水玻璃溶液中，蒸发28.4g水，调成浓度45%、模数为1.6的水玻璃溶液；将水玻璃溶液和偏高岭土按照4:4的质量比混合并冷却；
（3）将20g膨胀珍珠岩、10g氢氧化铝、8g钛白粉、10g可再分散型胶粉、6g水泥和0.5g钠基膨润土与50g步骤（1）和70g步骤（2）的产物混合，加入38g水，以3000r/min的速度搅拌15min，待混合物均匀后即得无机防火涂料。
对防火涂料耐燃性能的测试
将涂料分层涂于80mm×80mm×8mm的石膏板，涂刷时待第一道涂层表干后再涂刷第二道涂层，涂层厚度为7mm。自然晾干后在规定的条件下养护28天，采用垂直燃烧法进行耐火性能测试。石膏板背面温度达到220℃的时间（涂料的耐燃时间）为67min。试验结束后试件受火面裂纹较少，烧结现象不严重。
防火涂料粘结强度测试
按照《GB9779-88复层建筑涂料》中标准状态粘结强度试验方法，测得该防火涂料的粘结强度为0.54MPa。
实施例4
一种防火涂料，包括膨胀珍珠岩15g、钛白粉5g、可再分散型胶粉8g、水泥5g、钠基膨润土1.5g、煅烧硅藻土40g和偏高岭土基地聚物85g，其制备步骤如下：
（1）制备煅烧硅藻土：将40g硅藻土在1000℃高温下煅烧1小时；
（2）制备偏高岭土基地聚物：将78g在600℃煅烧3h生成偏高岭土；将13.5gNaOH加入到100g浓度29.2%、模数3.2的水玻璃溶液中，蒸发14.45g水，调成浓度40%、模数为1.3的水玻璃溶液；将水玻璃溶液和偏高岭土按照5:4的质量比混合并冷却；
（3）将15g膨胀珍珠岩、5g钛白粉、8g可再分散型胶粉、5g水泥、1.5g钠基膨润土与40g步骤（1）和85g步骤（2）的产物混合，加入38g水，以3000r/min的速度搅拌15min，待混合物均匀后即得无机防火涂料。
对防火涂料耐燃性能的测试
将涂料分层涂于80mm×80mm×8mm的石膏板，涂刷时待第一道涂层表干后再涂刷第二道涂层，涂层厚度为7mm。自然晾干后在规定的条件下养护28天，采用垂直燃烧法进行耐火性能测试。石膏板背面温度达到220℃的时间（涂料的耐燃时间）为64min。试验结束后试件受火面裂纹较少，烧结现象不严重。
防火涂料粘结强度测试
按照《GB9779-88复层建筑涂料》中标准状态粘结强度试验方法，测得该防火涂料的粘结强度为0.66 MPa。
实施例5
一种防火涂料，包括膨胀珍珠岩10g、氢氧化铝10g、钛白粉3g、可再分散型胶粉6g、水泥4g、钠基膨润土1g、煅烧硅藻土40g和偏高岭土基地聚物100g，其制备步骤如下：
（1）制备煅烧硅藻土：将40g硅藻土在900℃高温下煅烧1小时；
（2）制备偏高岭土基地聚物：将82.8g在600℃煅烧3h生成偏高岭土；将20.3gNaOH加入到100g浓度29.2%、模数3.2的水玻璃溶液中，蒸发8g水，调成浓度40%、模数为1.0的水玻璃溶液；将水玻璃溶液和偏高岭土按照3:4的质量比混合并冷却；
（3）将10g膨胀珍珠岩、10g 氢氧化铝、3g钛白粉、6g可再分散型胶粉、4g水泥、1 g钠基膨润土与40g步骤（1）和100g步骤（2）的产物混合，加入62g水，以3000r/min的速度搅拌15min，待混合物均匀后即得无机防火涂料。
对防火涂料耐燃性能的测试
将涂料分层涂于80mm×80mm×8mm的石膏板，涂刷时待第一道涂层表干后再涂刷第二道涂层，涂层厚度为7mm。自然晾干后在规定的条件下养护28天，采用垂直燃烧法进行耐火性能测试。石膏板背面温度达到220℃的时间（涂料的耐燃时间）为68min。试验结束后试件受火面裂纹较少，烧结现象不严重。
防火涂料粘结强度测试
按照《GB9779-88复层建筑涂料》中标准状态粘结强度试验方法，测得该防火涂料的粘结强度为0.56 MPa。
实施例6
一种防火涂料，包括膨胀珍珠岩10g、氢氧化铝6g、钛白粉4g、可再分散型胶粉5g、水泥5g、钠基膨润土2g、煅烧硅藻土50g和偏高岭土基地聚物75g，其制备步骤如下：
（1）制备煅烧硅藻土：将50g硅藻土在800℃高温下煅烧1.5小时；
（2）制备偏高岭土基地聚物：将73g在600℃煅烧3h生成偏高岭土；将11.8gNaOH加入到100g浓度29.2%、模数3.2的水玻璃溶液中，加入15.7g水，调成浓度30%、模数为1.4的水玻璃溶液；将水玻璃溶液和偏高岭土按照2:4的质量比混合并冷却；
（3）将10g膨胀珍珠岩、6g 氢氧化铝、1g钛白粉、5g可再分散型胶粉、5g水泥、2 g钠基膨润土与50g步骤（1）和75g步骤（2）的产物混合，加入94g水，以3000r/min的速度搅拌15min，待混合物均匀后即得无机防火涂料。
对防火涂料耐燃性能的测试
将涂料分层涂于80mm×80mm×8mm的石膏板，涂刷时待第一道涂层表干后再涂刷第二道涂层，涂层厚度为7mm。自然晾干后在规定的条件下养护28天，采用垂直燃烧法进行耐火性能测试。石膏板背面温度达到220℃的时间（涂料的耐燃时间）为65min。试验结束后试件受火面裂纹较少，烧结现象不严重。
防火涂料粘结强度测试
按照《GB9779-88复层建筑涂料》中标准状态粘结强度试验方法，测得该防火涂料的粘结强度为0.68 MPa。
由实施例1~6可见，本发明的防火涂料的耐火极限能够达到与现有的膨胀型无机防火材料相当甚至更优的水平，且其与基材的结合强度更高，完全满足《GB9779-88复层建筑涂料》规定的标准状态下聚合物水泥系复层涂料和硝酸盐系复合涂料的最小粘结强度0.49 MPa。

Claims (7)

1.一种煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料，其特征在于包括：煅烧硅藻土：10~50份；偏高岭土基地聚物：50~100份；膨胀珍珠岩：10~30份；可再分散型胶粉：5~10份；水泥：2~6份；钠基膨润土0.5~2份；钛白粉3~8份。
2.根据权利要求1所述的烧硅藻土非膨胀型防火涂料，其特征在于包括：煅烧硅藻土：30~40份；偏高岭土基地聚物：70~100份；膨胀珍珠岩：20~30份；可再分散型胶粉：6~10份；水泥：3~4份；钠基膨润土1~2份；钛白粉4~8份。
3.根据权利要求1或2所述的煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的煅烧硅藻土为硅藻土在600℃～1100℃高温煅烧0.5~2小时所得。
4.根据权利要求1或2所述的煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的防火涂料中还包括2~10份的氢氧化铝。
5.根据权利要求1或2所述的煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料，其特征在于：所述的偏高岭土基地聚物为模数1.0～1.6和浓度30%～45%的水玻璃溶液，与偏高岭土按2：4～5：4质量比混合制得。
6.一种制备如权利要求1或2所述的煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料的工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：制备煅烧硅藻土：将硅藻土在600℃～1100℃高温煅烧0.5~2小时；
步骤2：制备偏高岭土基地聚物：将高岭土在500℃～900℃高温煅烧1-4小时生成偏高岭土；将NaOH加入水玻璃溶液中，调成模数1.0～1.6和浓度30%～45%的水玻璃溶液，再将所述的水玻璃溶液与偏高岭土按2~5：4的质量比混合；
步骤3：按质量配比将煅烧硅藻土、偏高岭土基地聚物、膨胀珍珠岩、可再分散型胶粉、水泥、钠基膨润土和钛白粉混合；
步骤4：向步骤3所得的混合物中加入适量水，以1000r/min~4000r/min的速度搅拌0.5小时，得到煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料；所加入的水的量以使所述煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料在经加水搅拌、养护和固结后的干密度小于500kg/m3为准。
7.根据权利要求6所述的制备所述的煅烧硅藻土非膨胀型防火涂料的工艺，其特征在于：在所述的步骤3中，按质量配比将氢氧化铝与煅烧硅藻土、偏高岭土基地聚物、膨胀珍珠岩、可再分散型胶粉、水泥、钠基膨润土和钛白粉混合。
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