CN106752189A - 一种建筑外墙用阻燃型防水涂料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种建筑外墙用阻燃型防水涂料由40～50份乳液、1～2份N‑羟甲基丙烯酰胺、6～9份钛白粉、4～6份水、1～2份钛酸酯偶联剂、6～12份助剂、7～9份碳酸二甲酯、6～9份阻燃混合物和5～10份纳米碳酸钙组成，其中，所述的乳液为A‑102 硅丙乳液与A‑99 纯丙乳液重量比=1.5:1的混合液，所述的助剂由1～3重量份的流平剂、1～3重量份的增稠剂和4～6重量份的成膜助剂组成，所述的阻燃混合物为氢氧化镁和纳米硼酸锌的混合物，两者的重量比例分别为2:3。本发明的涂料具有耐化学性强、耐候性好、阻燃效果好、光泽度高、涂膜寿命长等特点。

Description

一种建筑外墙用阻燃型防水涂料及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种涂料的制备方法，特别是一种建筑外墙用阻燃型防水涂料及其生产方法，属于化学组合物及其制备技术领域。

背景技术

阻燃涂料又称防火涂料,通过施用于可燃性基材表面,用以改变材料表面燃烧特性，阻滞火灾迅速蔓延；或施用于建筑构件上，用以提高构件的耐火极限。阻燃涂料在一定时间内能阻止燃烧，对于消防安全有着重要作用。同时由于建筑材料引发的火灾频频发生引起有关部门的高度重视，由公安部消防局修订的新的《建筑设计防火规范》中对建筑屋面防水层提出了严格的要求。

申请检索到有关阻燃型防水涂料的文献如下：

申请号：201110132289.9；申请人：上海台安工程实业有限公司；发明名称：阻燃型彩色聚氨酯防水涂料；摘要：本发明涉及一种阻燃型彩色聚氨酯防水涂料，由主剂A组和固化组B组两个部分组成，由于主剂A组包含了一种有利于增加涂膜固化时的交联密度,缩小燃烧时的接触面积和吸收大量热量,降低基材温度,可形成阻挡火焰蔓延功能“炭化防火层”的无机型纳米粉末阻燃剂,和一种熔点在900-1050℃之间、与无机阻燃剂配合使用具体有阻燃叠加效应的有机阻燃剂，在固化剂B组中包含一种对聚氨酯原材料不产生化学反应，具体长久阻燃功效的有机阻燃剂，使两组份均具有阻燃功能，混合施工后阻燃效果更突出，施涂于建筑物表面上产生的涂膜凝胶层具有可靠防水和永久不会脱离功能、而且还有遇明火不易燃的特点，能满足建筑物较高的防水、防火等级要求，具有很强的实用性。

申请号：201510643843.8；申请人：徐州卧牛山新型防水材料有限公司；发明名称：一种阻燃型金属屋面用防水涂料及其制备方法；摘要：本发明公开了一种用于金属屋面的阻燃型防水涂料，按重量份数计，该阻燃型防水涂料由聚合乳液400-450份、分散剂5-7份、消泡剂4-5份、增稠剂8-9份、填充料50-310份、阻燃剂300-330份、水125-130份组成。本发明提供的金属屋面用阻燃型防水涂料可以在金属屋面上厚涂，不仅具有良好的防水及抗开裂效果，而且还具有良好的阻燃、抗酸碱腐蚀和抗老化性能。

但要制备一种具有轻质、高耐火、高耐候、环保、不易老化、长效性的外墙阻燃型防水的涂料，进而达到建筑节能的目的，还没有很成熟的技术，因此目前人们还在不断的研究试验。

发明内容

根据上述存在的技术缺陷，本申请人发明人通过筛选适用于阻燃型防水涂料体系的填充性能较佳及分散性好的纳米碳酸钙，并加入阻燃效果优良的阻燃混合物，在硅丙乳液和纯丙乳液中加入N-羟甲基丙烯酰胺、钛白粉、钛酸酯偶联剂、助剂和碳酸二甲酯等材料，保障产品的粘结强度及耐候性能，提供一种耐候性强、阻燃效果好、剪切强度高的建筑外墙用阻燃型防水涂料及其生产方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种建筑外墙用阻燃型防水涂料，制成该涂料由以下重量份数的原料组成：

乳液 40～50份；

N-羟甲基丙烯酰胺 1～2份；

钛白粉 6～9份；

水 4～6份；

钛酸酯偶联剂 1～2份；

助剂 6～12份；

碳酸二甲酯 7～9份；

阻燃混合物 6～9份；

纳米碳酸钙 5～10份。

所述的乳液为硅丙乳液与纯丙乳液的混合液，两者的重量比依次为1.5:1；其中，硅丙乳液采用上海振洲化工涂料有限公司生产的A-102产品；纯丙乳液采用的是上海振洲化工涂料有限公司生产的A-99产品。A-102硅丙乳液系丙烯酸酯和有机硅材料利用现代高科技技术共聚而成的阴离子型乳液，为乳白微带蓝光色液体，固含量48±1wt%,pH为7-9，粘度为1000-3000mpa.s，玻璃化温度Tg为30℃,最低成膜温度25℃，48h不分层不破乳。该乳液具有细小的粒径和优异的冻融稳定性、机械稳定性及钙离子稳定性，其涂膜具有机优的耐水性、耐碱性、附着力和封闭性能，并且具有突出的抗污性，可应用于高档外墙乳胶漆、高档封闭底漆、真石漆罩面剂、水性彩瓦漆。A-99纯丙建筑乳液系以甲基丙烯酸单体共聚而成的阴离子型乳液，呈蓝光半透明乳白色液体，固含量为50±1wt%，25℃的pH为7-8.5，粘度为1000-3000mpa.s，玻璃化温度Tg为30℃，最低成膜温度20℃，在机械稳定性（2000r/min，搅拌45min）的条件下，不絮凝，不破乳，不分层。A-99纯丙建筑乳液具有粒径细小，粘度适宜，漆膜坚硬、耐候、耐碱、耐擦洗性好，粘结力和附着力强，有良好的颜填料承载力，颜料的展色性和各种稳定性好等特点，可应用于高耐候性外墙乳胶漆、内墙高性能平光到高光乳胶漆、水泥瓦漆。

所述的N-羟甲基丙烯酰胺，为白色结晶粉末，熔点74～75℃， 易溶于水、乙醇，溶于脂肪酸酯类，不溶于烃、卤代烃等疏水性溶剂。当水溶液有酸存在时，加热会迅速聚合成不溶的树脂。由于分子结构中含有聚合性能的乙烯基和缩合性能的羟甲基，因此使线型聚合物交联最为有效。如果与丙烯酸酯类单体共聚合，羟甲基被引入，仅加热即可交联。

所述的钛白粉为金红石型二氧化钛，对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命，具有较优的反射和隔热性能。

所述的钛酸酯偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型，适用于本发明含湿量较高的填充剂体系，如云母粉、滑石粉等，在这个体系中，除单烷氧基与填充剂表面的羟基反应形成偶联外，焦磷酸酯基还可以分解形成磷酸酯基，结合一部份水。应用在水溶性聚氨酯涂料行业，可增大颜料填料量，分散性能提高，具有防沉效果，可防发花，漆膜强度得到提高，色泽鲜艳，还具有催干特性，对烘漆还可以降低烘烤温度和缩短烘烤时间。钛酸酯偶联剂通过它的烷氧基直接和填料表面所吸附的微量羧基或羟基进行化学作用而偶联。焦磷酰氧基还有阻燃，防锈，和增强粘接的性能。在本涂料中，钛酸酯偶联剂的R基可与无机填料表面的羟基反应，形成偶联剂的单分子层，从而起到化学偶联作用。钛酸酯偶联剂分子中的长链部分，起到与聚合物分子的缠结作用和混溶性，提高材料的冲击强度，降低填料的表面能，体系的黏度也显著降低，并具有良好的润滑性和流变性能。

所述的助剂由1～3重量份的流平剂、1～3重量份的增稠剂和4～6重量份的成膜助剂组成；所述的流平剂为醋酸丁酸纤维素；所述的增稠剂为羟乙基纤维素；所述的成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。所述的流平剂为醋酸丁酸纤维素，它具有优良抗湿，耐紫外光、耐寒、柔韧、透明、电绝缘等性能，并能与树脂和高沸点增塑剂有较好的相容性，还能做可剥涂料、绝缘漆、耐候高档漆和人造纤维。所述的增稠剂为羟乙基纤维素，其是一种白色或淡黄色，无味、无毒的纤维状或粉末状固体，具有增稠、悬浮、粘合、乳化、分散、保持水分及保护胶体等性能。所述的成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，该物质的水解稳定性非常好，加入乳胶漆中时，被吸收在乳液粒子上，软化粒子并且在涂漆时能引起更好的融合。该成膜助剂可有效地聚结乳液粒子，容易掺入乳液中，且在较高的含量下不影响涂料的稳定性，除此之外，该助剂还是乳液聚合物的强溶剂。

碳酸二甲酯在本发明涂料中可以作为主溶剂，优点在于：1、溶解能力强。硅丙乳液是将含有不饱和键的有机硅单体与丙烯酸类单体聚合而成。而纯丙乳液是完全由丙烯酸类单体聚合而成的树脂。而丙烯酸是中等极性的，所以碳酸二甲酯和丙烯酸极性相似。根据极性相似相溶原则，丙烯酸容易和中等极性的碳酸二甲酯进行混溶，因此碳酸二甲酯具有较强的溶解能力，能有效的将乳液混合液进行溶解、稀释和分散，有助于提高树脂对颜料和填充料的混合、扩散性和润湿性，获取良好的漆膜丰满度、高光泽、漆膜附着力。

所述的阻燃混合物为氢氧化镁和纳米硼酸锌的混合物，两者的重量比例分别为2:3。氢氧化镁是一种新型填充型阻燃剂，通过受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用。分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂。氢氧化镁是公认的橡塑行业中具有阻燃、抑烟、填充三重功能的优秀阻燃剂。广泛应用于橡胶、化工、建材、塑料及电子、不饱和聚酯和油漆、涂料等高分子材料中。但是氢氧化镁在使用时通常需要加入50%(质量分数)以上才能显示很好的阻燃效果。而纳米硼酸锌由于具有较高的脱水温度(大于300℃)，超过大多数的聚合物的分解温度，可以与氢氧化镁和磷系阻燃剂产生良好的协效作用，从而减少了它们的添加量，降低了使用成本，同时也降低了它们对基材加工性能的影响，更重要的是减少了燃烧时烟雾的产生。因此将氢氧化镁与纳米硼酸锌复配，能达到很好的阻燃效果，并且减少了阻燃剂氢氧化镁的用量，改善了材料的加工性能。

本发明一种建筑外墙用阻燃型防水涂料，其生产方法包括以下步骤：

(1)在混合器中依次加入配方量的水和配方量的助剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，高速分散5-10min；

(2) 按重量份数将钛酸酯偶联剂溶解在2ml甲苯溶剂中，将配方量钛白粉、阻燃混合物和纳米碳酸钙加入混合器中，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，升温到70℃-80℃，然后采用滴加法均匀加入钛酸酯偶联剂溶液，滴加速率控制在1分钟1滴，滴加时间为10-20min；加完后继续搅拌20-30min，使阻燃混合物及钛白粉都能包覆上一层钛酸酯偶联剂；

(3)最后投入配方量的乳液，N-羟甲基丙烯酰胺和碳酸二甲酯，转速为500-600转/分，低速分散5-10min。

首先申请人声明：我们是一家研究生产建筑外墙用防霉防水涂料的企业，几年来在研究和开发建筑外墙涂料方面做出了很多产品，目前有的产品已经经过试验和检验，即将投入市场，同日申请的有几个专利都是我们自己的科研成果，如《一种建筑外墙用阻燃型防水涂料及其生产方法》与《一种建筑外墙用防霉防水涂料及其生产方法》《一种建筑外墙用隔热保温涂料及其制备方法》有的配方和工艺有类似之处，但是是我们的系列产品，申请专利的目的是为了保护我们的系列产品，不是为了其它的目的。

与现有技术相比，本发明的积极效果是:

1、本发明生产出来的建筑外墙用阻燃型防水涂料成膜物由于在硅丙乳液和纯丙乳液中加入N-羟甲基丙烯酰胺、钛白粉、钛酸酯偶联剂、助剂、碳酸二甲酯、阻燃混合物及纳米碳酸钙等材料以后，能够起到很好的化学交联作用，从而使成膜物的粘接强度增强、拉伸强度大，阻燃性能得到提高，而且延长涂料寿命。

2、本发明中，所使用的阻燃混合物采用具有阻燃、抑烟、填充三重功能的优秀阻燃剂氢氧化镁，并在配方体系中加入脱水温度高、低烟、无害的纳米硼酸锌提高产品的阻燃性能，保障产品在储存、运输和使用过程的安全性能。因此，本发明的产品阻燃性能好，产品采用GB 8624-2012《建筑材料燃烧性能分级方法》对阻燃级别进行评定，产品燃烧性能等级可以达到不燃级；所使用的阻燃剂为复配混合型高效阻燃剂，具有协同效应，达到阻燃抑烟的效果，并且其对环境友好。

具体实施方式

实施例1

首先按重量份数将40份乳液（A-102 硅丙乳液与A-99 纯丙乳液的混合液，两者重量份数比例依次为1.5:1），1份N-羟甲基丙烯酰胺，6份钛白粉（金红石型二氧化钛），4份水，1份钛酸酯偶联剂，6份助剂（1份醋酸丁酸纤维素，1份羟乙基纤维素，4份2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯），7份碳酸二甲酯，6份阻燃混合物（氢氧化镁2.4份；纳米硼酸锌3.6份）；5份纳米碳酸钙，进行备料。

一种建筑外墙用阻燃型防水涂料，其生产方法包括以下步骤：

(1)在混合器中依次加入配方量的水和配方量的助剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，高速分散5-10min；

(2) 按重量份数将钛酸酯偶联剂溶解在2ml甲苯溶剂中，将配方量钛白粉、阻燃混合物和纳米碳酸钙加入混合器中，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，升温到70℃-80℃，然后采用滴加法均匀加入钛酸酯偶联剂溶液，滴加速率控制在1分钟1滴，滴加时间为10-20min；加完后继续搅拌20-30min，使阻燃混合物及钛白粉都能包覆上一层钛酸酯偶联剂；

(3)最后投入配方量的乳液，N-羟甲基丙烯酰胺和碳酸二甲酯，转速为500-600转/分，低速分散5-10min。

本实施例产品阻燃性能按GB/T 11785-2005《铺地材料的燃烧性能测定》进行性能测试，临界热辐射通量为4.8 kw/m²。

实施例2

首先按重量份数将45份乳液（A-102 硅丙乳液与A-99 纯丙乳液的混合液，两者重量份数比例依次为1.5:1），1.5份N-羟甲基丙烯酰胺，7份钛白粉（金红石型二氧化钛），5份水，1.5份钛酸酯偶联剂，9份助剂（2份醋酸丁酸纤维素，2份羟乙基纤维素，5份2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯），8份碳酸二甲酯，8份阻燃混合物（氢氧化镁3.2份；纳米硼酸锌4.8份），8份纳米碳酸钙，进行备料。

一种建筑外墙用阻燃型防水涂料，其生产方法包括以下步骤：

(1)在混合器中依次加入配方量的水和配方量的助剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，高速分散5-10min；

(2) 按重量份数将钛酸酯偶联剂溶解在2ml甲苯溶剂中，将配方量钛白粉、阻燃混合物和纳米碳酸钙加入混合器中，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，升温到70℃-80℃，然后采用滴加法均匀加入钛酸酯偶联剂溶液，滴加速率控制在1分钟1滴，滴加时间为10-20min；加完后继续搅拌20-30min，使阻燃混合物及钛白粉都能包覆上一层钛酸酯偶联剂；

(3)最后投入配方量的乳液，N-羟甲基丙烯酰胺和碳酸二甲酯，转速为500-600转/分，低速分散5-10min。

本实施例产品阻燃性能按GB/T 11785-2005《铺地材料的燃烧性能测定》进行性能测试，临界热辐射通量为5.0 kw/m²。

实施例3

首先按重量份数将50份乳液（A-102 硅丙乳液与A-99 纯丙乳液的混合液，两者重量份数比例依次为1.5:1），2份N-羟甲基丙烯酰胺，9份钛白粉（金红石型二氧化钛），6份水，2份钛酸酯偶联剂，12份助剂（3份醋酸丁酸纤维素，3份羟乙基纤维素，6份2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯），9份碳酸二甲酯，9份阻燃混合物（氢氧化镁3.6份；纳米硼酸锌5.4份），10份纳米碳酸钙，进行备料。

一种建筑外墙用阻燃型防水涂料，其生产方法包括以下步骤：

(1)在混合器中依次加入配方量的水和配方量的助剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，高速分散5-10min；

(2) 按重量份数将钛酸酯偶联剂溶解在2ml甲苯溶剂中，将配方量钛白粉、阻燃混合物和纳米碳酸钙加入混合器中，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，升温到70℃-80℃，然后采用滴加法均匀加入钛酸酯偶联剂溶液，滴加速率控制在1分钟1滴，滴加时间为10-20min；加完后继续搅拌20-30min，使阻燃混合物及钛白粉都能包覆上一层钛酸酯偶联剂；

(3)最后投入配方量的乳液，N-羟甲基丙烯酰胺和碳酸二甲酯，转速为500-600转/分，低速分散5-10min。

本实施例产品阻燃性能按GB/T 11785-2005《铺地材料的燃烧性能测定》进行性能测试，临界热辐射通量为5.1 kw/m²。

所制备的建筑外墙用阻燃型防水涂料还需要进行粘度、成膜性、白度、对比率、耐刷洗性、耐水性及耐老化等性能测试，经过对各实施例的测试，本发明建筑外墙用阻燃型防水涂料的检测数据如以下表一所示：

表一 本发明建筑外墙用阻燃型防水涂料的各实施例实施数据

从表一中的数据可以明显看出，本发明的各实施例在不同环境条件下均具有良好的成膜性、耐老化性、耐擦洗性、耐候性、耐沾污性、耐水性和耐碱性，并且具有阻燃的功效，在发生火灾时能够有效阻燃，同时该涂料具有良好的施工性能。

Claims (3)

1.一种建筑外墙用阻燃型防水涂料，其特征在于：制成该涂料由以下重量份数的原料组成：

乳液 40～50份；

N-羟甲基丙烯酰胺 1～2份；

钛白粉 6～9份；

水 4～6份；

钛酸酯偶联剂 1～2份；

助剂 6～12份；

碳酸二甲酯 7～9份；

阻燃混合物 6～9份；

纳米碳酸钙 5～10份；

所述的乳液为硅丙乳液与纯丙乳液的混合液，两者的重量比依次为1.5:1；

所述的助剂由1～3重量份的流平剂、1～3重量份的增稠剂和4～6重量份的成膜助剂组成；所述的流平剂为醋酸丁酸纤维素；所述的增稠剂为羟乙基纤维素；所述的成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯；

所述的阻燃混合物为氢氧化镁和纳米硼酸锌的混合物，两者的重量比例分别为2:3；

所述的钛白粉为金红石型二氧化钛。

2.根据权利要求1所述的建筑外墙用阻燃型防水涂料，其特征在于：所述的钛酸酯偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂。

3.一种建筑外墙用阻燃型防水涂料的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在混合器中依次加入配方量的水和配方量的助剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，高速分散5-10min；

(2) 按重量份数将钛酸酯偶联剂溶解在2ml甲苯溶剂中，将配方量钛白粉、阻燃混合物和纳米碳酸钙加入混合器中，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，升温到70℃-80℃，然后采用滴加法均匀加入钛酸酯偶联剂溶液，滴加速率控制在1分钟1滴，滴加时间为10-20min；加完后继续搅拌20-30min，使阻燃混合物及钛白粉都能包覆上一层钛酸酯偶联剂；

(3)最后投入配方量的乳液，N-羟甲基丙烯酰胺和碳酸二甲酯，转速为500-600转/分，低速分散5-10min。