CN107722683A - 一种救生舱用防火涂层及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法和用途，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：成膜剂30wt％～45wt％、发泡剂5wt％～15wt％、阻燃剂8wt％～25wt％、功能性助剂3wt％～15wt％和水，上述组分总量为100％。本发明所述防火涂层主要采用无机材料体系，可有效降低有毒烟雾排放量，使用时产生的膨胀层强度大，阻燃效果好，其中各组分起协同作用，缺少任何一种都无法达到最佳的阻燃效果。同时，本发明所用原料价格低廉，制备方法简单，绿色环保，应用范围广泛。

Description

一种救生舱用防火涂层及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于防火涂层材料领域，涉及一种高性能防火涂层及其制备方法和用途，尤其涉及一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法和用途。
背景技术
现实生活中，一方面，由于管理疏忽或各种客观及主观因素引起的火灾、燃气/煤气泄露等灾害严重影响着人们的生命和财产安全；另一方面，人们在煤矿、矿山等危险地区进行生产作业、科学研究时，有时会遇到一些不可预计的火灾等突发事件威胁人们的生命安全。为了在发生灾难或意外事故时保障人员的生命和财产安全，人们可借助应急救生舱来等待救援，并最终转危为安。
救生舱具有密闭性的舱体结构，有一定的容积，具有良好的牢固性、隔热性、防水性、阻燃性、耐压性等特点，通常由钢或合金型的坚固材料制备而成。随着人们逃生意识的不断增强，目前已经有越来越多的人关注救生设备领域，具有优异的防火、阻燃、隔热等性能的救生舱备受青睐。
CN 203139446U公开了一种家用救生舱，该救生舱的舱体设为三层，外层为抗暴抗压层，中间为隔热绝缘层，内层为舱内装饰层。CN 204543325U提供了一种高层建筑用火灾救生舱，包括：舱门、氧气瓶、隔热层外壳、通讯系统、信号发射器、防火隔热层、中层钢壳、钢桁架结构、空层、内层钢壳等多种结构。CN 102728012A公开了一种新型多功能高层建筑地震和火灾避险救生舱系统，该救生舱的壳体由钢制外壳和钢制内壳构成，内外壳之间是由陶瓷隔热材料组成的保温绝缘层。CN 203790473U公开了一种防地震、防火灾救生舱，该救生舱的各部件均采用锻造、铸造制成，或者锻造铸造相结合制成，所使用材料为钢板或铸铁件制成。
上述各种救生舱专利中均指出，制备救生舱所用的主体内外壳材料为钢板，虽然钢结构材料自身不能燃烧，但是其热容非常小，导热迅速，同时，当钢结构材料的温度上升到560℃左右时，钢结构将丧失原来的2/3强度，会导致钢结构垮塌，威胁避险人员的生命安全。因此，在救生舱表面喷涂高性能防火涂层具有重要的现实意义。
目前市场上的防火涂层多为有机体系，如CN 106752568A公开了一种防火涂层材料，其原料包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、癸二酸二酰肼和新戊基二醇二丙烯酸酯等有机物，制备方法较为简单，但有机体系一般存在很大缺点：(1)有机防火涂层含有的大量有机物在火灾中分解产生大量的有毒烟气，会造成避险人员昏迷，随后被大火吞噬；(2)有机涂层的强度不高，在持续高温火源中将逐渐被氧化，耐火时间短；(3)有机涂层的有机组分高达90％，只有少量无机填料，阻燃后的无机残余物较少，阻燃效果差。当然也有部分以无机物为主的涂层的制备，如CN 105155252A公开了一种表面含碳纳米管阻燃涂层的织物，该涂层以氨基化碳纳米管层和羧基化碳纳米管层分别作为内层和外层，该方法制备过程仍需用到大量有机溶剂，且主要应用于纤维织物或塑料的阻燃，用于救生舱的仍然较少。
综上所述，开发可用于救生舱的以无机组分为主的高性能防火涂层成为亟需解决的问题。
发明内容
针对现有防火涂层存在的问题，本发明提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法和用途。本发明所述防火涂层以无机材料为主，各组分起到协同作用，使用时可有效降低有毒烟雾的排放量，膨胀层强度大，阻燃效果好，可有效延长救生舱在火灾中的使用寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种救生舱用防火涂层，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：
上述组分总量为100wt％。
其中，所述成膜剂质量分数可为30wt％、33wt％、36wt％、39wt％、42wt％或45wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述发泡剂质量分数可为5wt％、7wt％、9wt％、11wt％、13wt％或15wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述阻燃剂质量分数可为8wt％、10wt％、13wt％、16wt％、19wt％、22wt％或25wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述功能性助剂质量分数可为3wt％、5wt％、7wt％、9wt％、11wt％、13wt％或15wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；以上各组分质量分数确定后，余量为水，满足组分总量为100wt％。
本发明中，所使用的组分基本为无机物，各组分之间起协同作用，其质量分数配比的不同，会对防火涂层的阻燃抑烟性能产生影响，通过调节各组分的配比，可使得防火涂层的性能达到最佳。
作为本发明优选的技术方案，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：
上述组分总量为100wt％。
作为本发明优选的技术方案，所述成膜剂为水玻璃，其化学式为Na2O·nSiO2，其中n为1.5～3.5，例如1.5、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2或3.5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1.8～3.4。
本发明中，水玻璃作为无机成膜剂，同时起到粘结剂的作用，避免了有机乳液等粘结剂高温分解时产生大量有毒烟气的问题；此外，在高温灼烧时，水玻璃可以和其他无机材料共同陶瓷化，大大增强了膨胀层的强度，有效延长了救生舱在火灾等灾害中的使用寿命。
优选地，所述发泡剂为膨胀石墨和氢氧化镁的混合物。
优选地，所述发泡剂中膨胀石墨的含量为50wt％～80wt％，例如50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％或80wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为55wt％～75wt％，进一步优选为60wt％～70wt％。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化镁和阻燃助剂。
本发明中，所述阻燃剂主要为氢氧化镁，遇到火灾受热分解，会产生水蒸气和和高温阻燃剂氧化镁，能够增强膨胀层的强度，同时可起到高效抑烟的作用，减少有毒有害烟气的产生。
优选地，所述阻燃助剂为三氧化钼、钼酸铵、石墨、三氧化锑、硼酸锌、氧化石墨烯、石墨烯、氧化铜、多壁碳纳米管、二硫化钼、硫化锌中任意一种或至少两种的组合，优选为三氧化钼、钼酸铵、石墨、石墨烯、氧化铜、多壁碳纳米管中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氧化石墨烯和石墨烯的组合，钼酸铵和石墨烯的组合，氧化铜和多壁碳纳米管的组合，三氧化钼和二硫化钼的组合，石墨烯、多壁碳纳米管和氧化铜的组合，氧化石墨烯、石墨烯和石墨的组合，氧化铜、多壁碳纳米管和二硫化钼的组合，三氧化锑、硼酸锌和硫化锌的组合，石墨烯、氧化铜、二硫化钼和硫化锌的组合等，优选为三氧化钼、钼酸铵、石墨、石墨烯、氧化铜、多壁碳纳米管中任意一种或至少两种的组合。
本发明中，所述石墨为可膨胀石墨，防火涂层中石墨、石墨烯或氧化石墨烯的存在，在遇到火灾时，一方面燃烧产物除二氧化碳与水外，还会在原处留下连续分布的碳层，从而再次提高阻燃效果；另一方面，能够有效提高防火涂层的耐燃时间，降低峰值生烟速率；最后，石墨、石墨烯或氧化石墨烯还能提高防火涂层的防腐性能。
优选地，所述阻燃剂中氢氧化镁的含量为55wt％～100wt％，例如55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％或100wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60wt％～90wt％，进一步优选为65wt％～85wt％，更进一步优选为70wt％～80wt％。
作为本发明优选的技术方案，所述阻燃剂中石墨烯为改性石墨烯，其具体改性方法为：
(1)用Hummers法制备氧化石墨烯，得到氧化石墨烯分散液；
(2)向氧化石墨烯分散液中分别加入偶联剂和还原剂，超声分散，在水浴条件下反应，得到反应产物；
(3)将步骤(2)得到的反应产物洗涤干燥，得到改性石墨烯。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中所述偶联剂为钛酸酯类，优选为异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯、二(二辛基焦磷酰基)乙撑钛酸酯或异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯和二(二辛基焦磷酰基)乙撑钛酸酯的组合，二(二辛基焦磷酰基)乙撑钛酸酯和异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯的组合，异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯、二(二辛基焦磷酰基)乙撑钛酸酯和异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯的组合等。
优选地，步骤(2)中所述还原剂为水合肼。
优选地，步骤(2)中所述超声分散时间为1h～3h，例如1h、1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.5h、2.8h或3h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)中所述水浴温度为70℃～90℃，例如70℃、72℃、74℃、76℃、78℃、80℃、82℃、84℃、86℃、88℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)中所述反应在搅拌条件下发生。
优选地，步骤(2)中所述反应时间为1h～2h，例如1h、1.2h、1.4h、1.5h、1.6h、1.8h或2h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)中所述洗涤为依次用甲醇和去离子水洗涤。
优选地，步骤(3)中所述干燥为真空干燥。
优选地，步骤(3)中所述干燥温度为50℃～70℃，例如50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃或70℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为60℃。
优选地，步骤(3)中所述改性石墨烯呈粉末状。
作为本发明优选的技术方案，所述功能性助剂为低温玻璃粉和凹凸棒的组合。
优选地，所述低温玻璃粉为磷酸盐低熔玻璃粉，其主要组成为固溶物B2O3-BaO-P2O5。
优选地，所述低温玻璃粉各组分B2O3、BaO和P2O5的摩尔比分别为1:3:6。
优选地，所述功能性助剂中低温玻璃粉的含量为55wt％～95wt％，例如55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或95wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为65wt％～95wt％，进一步优选为70wt％～85wt％。
优选地，所述低温玻璃粉的玻璃化温度为310℃～320℃，例如310℃、311℃、312℃、313℃、314℃、315℃、316℃、317℃、318℃、319℃或320℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述低温玻璃粉的熔融温度为550℃～560℃，例如550℃、551℃、552℃、553℃、554℃、555℃、556℃、557℃、558℃、559℃或560℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述低温玻璃粉作为高温熔体材料将反应后的无机残余物重新固结，熔体层截留产生的发泡气体而产生膨胀层，最终和高模数硅酸钠一起形成具有较高强度和发泡倍数的致密陶瓷质无机膨胀层，具有更加优异的阻燃效果。
优选地，所述防火涂层还包括加工性助剂。
优选地，所述加工性助剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物或丙烯酸聚合物中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物的组合，醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物和丙烯酸聚合物的组合，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物和丙烯酸聚合物的组合等，优选为醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物和其他任意一种或两种的组合，即乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物的组合，醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物和丙烯酸聚合物的组合以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物和丙烯酸聚合物的组合。
优选地，所述加工性助剂的质量为上述防火涂层组分总质量的3wt％～12wt％，例如3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％或12wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5wt％～10wt％。
作为本发明优选的技术方案，所述防火涂层在使用时产生的烟气量为8～12mg/h，例如8mg/h、8.5mg/h、9mg/h、9.5mg/h、10mg/h、10.5mg/h、11mg/h、11.5mg/h或12mg/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了上述防火涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)分别称量配方量的成膜剂、发泡剂、阻燃剂、功能性助剂、水和加工性助剂；
(2)将步骤(1)中的原料进行搅拌和/或球磨处理，得到浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料覆盖在救生舱表面，干燥后形成防火涂层。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中所述搅拌速率为300～2000转/分，例如300转/分、500转/分、700转/分、900转/分、1100转/分、1300转/分、1500转/分、1700转/分、1900转/分或2000转/分等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为350～1900转/分，进一步优选为400～1800转/分，更进一步优选为450～1700转/分。
优选地，步骤(2)中所述搅拌处理时间为0.5h～6h，例如0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1.5h～4.5h。
优选地，步骤(2)中所述球磨速率为250～600转/分，例如250转/分、300转/分、350转/分、400转/分、450转/分、500转/分、550转/分或600转/分等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为300～550转/分，进一步优选为350～500转/分。
优选地，步骤(2)中所述球磨处理时间为1h～8h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h或8h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为2h～6h。
优选地，步骤(2)中所述浆料为均匀混合的液态浆料，所述浆料无结块，各组分分散均匀，较长时间放置后不出现分层。
优选地，步骤(3)中所述覆盖方法为涂覆和/或喷涂。
第三方面，本发明提供了上述防火涂层的用途，所述防火涂层用于家用应急设备领域和工程用应急设备领域。
优选地，所述家用包括用于普通民用建筑和/或高端住宅。
优选地，所述工程用包括用于矿山、煤矿或海底作业中任意一种或至少两种的组合，但并不仅限于所列举的应用领域，本发明同样适用于其他可能存在危险情况的工程领域。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述防火涂层主要为无机材料体系，可大大降低有毒烟雾排放量，降低排放量可达92％以上；
(2)本发明所述防火涂层在火灾发生时膨胀层强度大，其强度是有机膨胀体系涂层的220倍以上，阻燃效果更好，可有效延长救生舱的使用寿命3倍以上；
(3)本发明所述防火涂层各组分起到协同作用，缺少任何一种都无法达到最佳的阻燃效果；
(4)本发明所述防火涂层原料价格低廉，制备方法简单，无毒无害，绿色环保，流平性能优异，表观光滑，饰面性好，尤其适用于家用救生舱。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法和用途，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：成膜剂30wt％～45wt％、发泡剂5wt％～15wt％、阻燃剂8wt％～25wt％、功能性助剂3wt％～15wt％和水，上述组分总量为100％。
其制备方法为：
(1)分别称量配方量的成膜剂、发泡剂、阻燃剂、功能性助剂、水和加工性助剂；
(2)将步骤(1)中的原料进行搅拌和/或球磨处理，得到浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料覆盖在救生舱表面，干燥后形成防火涂层。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：水玻璃Na2O·2.5SiO2 38wt％、膨胀石墨和氢氧化镁的混合物10wt％、氢氧化镁和氧化石墨烯的混合物16wt％、低温玻璃粉和凹凸棒的混合物9wt％和水27wt％，还有上述组分总质量8wt％的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
其中，膨胀石墨和氢氧化镁的混合物中膨胀石墨含量为65wt％，氢氧化镁和氧化石墨烯的混合物中氢氧化镁含量为77wt％，低温玻璃粉和凹凸棒的混合物中低温玻璃粉含量为75wt％，所述低温玻璃粉玻璃化温度为315℃，熔融温度为555℃。
其制备方法为：
(1)按配方量分别称量上述各组分原料后混合；
(2)将步骤(1)中的原料以1150转/分的速率搅拌3h，得到均匀混合的液态浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料喷涂在救生舱钢结构材料表面，干燥后形成高性能防火涂层。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为8mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量可降低94.7％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的232倍，具有良好的阻燃效果。
实施例2：
本实施例提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：水玻璃Na2O·3.5SiO2 30wt％、膨胀石墨和氢氧化镁的混合物5wt％、氢氧化镁和多壁碳纳米管的混合物8wt％、低温玻璃粉和凹凸棒的混合物15wt％和水42wt％，还有上述组分总质量3wt％的丙烯酸聚合物。
其中，膨胀石墨和氢氧化镁的混合物中膨胀石墨含量为50wt％，氢氧化镁和氧化石墨烯的混合物中氢氧化镁含量为55wt％，低温玻璃粉和凹凸棒的混合物中低温玻璃粉含量为95wt％，所述低温玻璃粉玻璃化温度为310℃，熔融温度为550℃。
其制备方法为：
(1)按配方量分别称量上述各组分原料后混合；
(2)将步骤(1)中的原料以300转/分的速率搅拌6h，得到均匀混合的液态浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料喷涂在救生舱钢结构材料表面，干燥后形成高性能防火涂层。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为12mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量可降低92.0％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的220倍，具有良好的阻燃效果。
实施例3：
本实施例提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：水玻璃Na2O·1.5SiO2 45wt％、膨胀石墨和氢氧化镁的混合物15wt％、氢氧化镁和改性石墨烯的混合物25wt％、低温玻璃粉和凹凸棒的混合物3wt％和水12wt％，还有上述组分总质量12wt％的醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物。
其中，膨胀石墨和氢氧化镁的混合物中膨胀石墨含量为80wt％；
氢氧化镁和改性石墨烯的混合物中氢氧化镁含量为90wt％，所述改性石墨烯具体改性方法为：
(1)用Hummers法制备氧化石墨烯，得到氧化石墨烯分散液；
(2)向氧化石墨烯分散液中分别加入钛酸酯和水合肼，超声分散2h，在80℃水浴条件下搅拌发生反应，得到反应产物；
(3)将步骤(2)得到的反应产物依次用甲醇和去离子水洗涤，然后在60℃条件下真空干燥，得到粉末状改性石墨烯。
低温玻璃粉和凹凸棒的混合物中低温玻璃粉含量为55wt％，所述低温玻璃粉玻璃化温度为320℃，熔融温度为560℃。
其制备方法为：
(1)按配方量分别称量上述各组分原料后混合；
(2)将步骤(1)中的原料以2000转/分的速率搅拌0.5h，得到均匀混合的液态浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料涂覆在救生舱钢结构材料表面，干燥后形成高性能防火涂层。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为10mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量可降低93.3％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的230倍，具有良好的阻燃效果。
实施例4：
本实施例提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：水玻璃Na2O·3SiO2 35wt％、膨胀石墨和氢氧化镁的混合物7wt％、氢氧化镁20wt％、低温玻璃粉和凹凸棒的混合物12wt％和水26wt％，还有上述组分总质量10wt％的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和丙烯酸聚合物。
其中，膨胀石墨和氢氧化镁的混合物中膨胀石墨含量为70wt％，低温玻璃粉和凹凸棒的混合物中低温玻璃粉含量为85wt％，所述低温玻璃粉玻璃化温度为314℃，熔融温度为552℃。
其制备方法为：
(1)按配方量分别称量上述各组分原料后混合；
(2)将步骤(1)中的原料以400转/分的速率球磨处理4.5h，得到均匀混合的液态浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料涂覆在救生舱钢结构材料表面，干燥后形成高性能防火涂层。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为9mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量可降低94.0％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的228倍，具有良好的阻燃效果。
实施例5：
本实施例提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：水玻璃Na2O·2SiO2 45wt％、膨胀石墨和氢氧化镁的混合物5wt％、氢氧化镁、氧化铜和二硫化钼的混合物25wt％、低温玻璃粉和凹凸棒的混合物3wt％和水22wt％，还有上述组分总质量12wt％的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
其中，膨胀石墨和氢氧化镁的混合物中膨胀石墨含量为80wt％，氢氧化镁、氧化铜和二硫化钼的混合物中氢氧化镁含量为55wt％，低温玻璃粉和凹凸棒的混合物中低温玻璃粉含量为55wt％，所述低温玻璃粉玻璃化温度为310℃，熔融温度为560℃。
其制备方法为：
(1)按配方量分别称量上述各组分原料后混合；
(2)将步骤(1)中的原料以600转/分的速率球磨处理1h，得到均匀混合的液态浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料涂覆在救生舱钢结构材料表面，干燥后形成高性能防火涂层。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为9.5mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量可降低93.7％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的224倍，具有良好的阻燃效果。
实施例6：
本实施例提供了一种救生舱用高性能防火涂层及其制备方法，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：水玻璃Na2O·2.5SiO2 30wt％、膨胀石墨和氢氧化镁的混合物15wt％、氢氧化镁、改性石墨烯和硫化锌的混合物8wt％、低温玻璃粉和凹凸棒的混合物15wt％和水32wt％，还有上述组分总质量3wt％的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
其中，膨胀石墨和氢氧化镁的混合物中膨胀石墨含量为50wt％；
氢氧化镁、改性石墨烯和硫化锌的混合物中氢氧化镁含量为80wt％，所述改性石墨烯具体改性方法为：
(1)用Hummers法制备氧化石墨烯，得到氧化石墨烯分散液；
(2)向氧化石墨烯分散液中分别加入钛酸酯和水合肼，超声分散3h，在90℃水浴条件下搅拌发生反应，得到反应产物；
(3)将步骤(2)得到的反应产物依次用甲醇和去离子水洗涤，然后在50℃条件下真空干燥，得到粉末状改性石墨烯。
低温玻璃粉和凹凸棒的混合物中低温玻璃粉含量为90wt％，所述低温玻璃粉玻璃化温度为320℃，熔融温度为550℃。
其制备方法为：
(1)按配方量分别称量上述各组分原料后混合；
(2)将步骤(1)中的原料以250转/分的速率球磨处理8h，得到均匀混合的液态浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料涂覆在救生舱钢结构材料表面，干燥后形成高性能防火涂层。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为8.5mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量可降低94.3％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的227倍，具有良好的阻燃效果。
对比例1：
本对比例提供了一种有机防火涂层及其制备方法，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：有机硅树脂60wt％、乙基纤维素30wt％、锐钛矿型钛白粉5wt％、群青4.7wt％和环烷酸锌0.3wt％；除此之外，还包括稀释剂，稀释剂所用量可将涂层浆料调节到3800mPa.s～5200mPa.s的粘度范围内，所述稀释剂为醋酸丁酯、乙基溶纤剂、异丙醇、丁醇和二甲苯的混合溶剂。
其制备方法为：
(1)分别称量配方量的上述各组分原料，加入稀释剂稀释；
(2)将步骤(1)中的原料以1200转/分的速率搅拌3h，得到均匀混合的液态浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料喷涂在救生舱钢结构材料表面，干燥后形成防火涂层。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为150mg/h，撕裂强度为13.2kN/m，膨胀层的强度较弱。
对比例2：
本对比例提供了一种救生舱用防火涂层及其制备方法，所述防火涂层各组分及其比例参照实施例1，区别仅在于：不包括成膜剂水玻璃，其所占质量分数由水代替。其制备方法参照实施例1的方法。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为50mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量仅降低66.7％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的108倍。
对比例3：
本对比例提供了一种救生舱用防火涂层及其制备方法，所述防火涂层各组分及其比例参照实施例1，区别仅在于：不包括发泡剂膨胀石墨和氢氧化镁的混合物，其所占质量分数由水代替。
其制备方法参照实施例1的方法。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为36mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量仅降低76.0％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的138倍。
对比例4：
本对比例提供了一种救生舱用防火涂层及其制备方法，所述防火涂层各组分及其比例参照实施例1，区别仅在于：不包括阻燃剂氢氧化镁和氧化石墨烯的混合物，其所占质量分数由水代替。
其制备方法参照实施例1的方法。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为45mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量仅降低70.0％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的125倍。
对比例5：
本对比例提供了一种救生舱用防火涂层及其制备方法，所述防火涂层各组分及其比例参照实施例1，区别仅在于：不包括功能性助剂低温玻璃粉和凹凸棒的混合物，其所占质量分数由水代替。
其制备方法参照实施例1的方法。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为27mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量仅降低82.0％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的152倍。
对比例6：
本对比例提供了一种救生舱用防火涂层及其制备方法，所述防火涂层各组分及其比例参照实施例1，区别仅在于：不包括加工性助剂乙烯/醋酸乙烯酯共聚物，其所占质量分数由水代替。
其制备方法参照实施例1的方法。
所得防火涂层在使用时烟气产生量为24mg/h，与有机膨胀体系涂层相比，该涂层有毒烟雾排放量仅降低84.0％，阻燃膨胀层的强度是有机膨胀体系涂层的164倍。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述防火涂层主要采用无机材料体系，可有效降低有毒烟雾排放量，使用时产生的膨胀层强度大，阻燃效果好，其中各组分起协同作用，缺少任何一种都无法达到最佳的阻燃效果。同时，本发明所用原料价格低廉，制备方法简单，绿色环保，应用范围广泛。
申请人声明，本发明通过上述实例来说明本发明的详细工艺方法，但本发明并不局限于上述详细工艺方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各组分的等效替换及各组分比例的改变，具体应用条件、方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种救生舱用防火涂层，其特征在于，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：
上述组分总量为100wt％。
2.根据权利要求1所述的防火涂层，其特征在于，所述防火涂层按质量分数计主要包括以下组分：
上述组分总量为100wt％。
3.根据权利要求1或2所述的防火涂层，其特征在于，所述成膜剂为水玻璃，其化学式为Na2O·nSiO2，其中n为1.5～3.5，优选为1.8～3.4；
优选地，所述发泡剂为膨胀石墨和氢氧化镁的混合物；
优选地，所述发泡剂中膨胀石墨的含量为50wt％～80wt％，优选为55wt％～75wt％，进一步优选为60wt％～70wt％；
优选地，所述阻燃剂为氢氧化镁和阻燃助剂；
优选地，所述阻燃助剂为三氧化钼、钼酸铵、石墨、三氧化锑、硼酸锌、氧化石墨烯、石墨烯、氧化铜、多壁碳纳米管、二硫化钼、硫化锌中任意一种或至少两种的组合，优选为三氧化钼、钼酸铵、可膨胀石墨、石墨烯、氧化铜、多壁碳纳米管中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述阻燃剂中氢氧化镁的含量为55wt％～100wt％，优选为60wt％～90wt％，进一步优选为65wt％～85wt％，更进一步优选为70wt％～80wt％。
4.根据权利要求3所述的防火涂层，其特征在于，所述阻燃剂中石墨烯为改性石墨烯，其具体改性方法为：
(1)用Hummers法制备氧化石墨烯，得到氧化石墨烯分散液；
(2)向氧化石墨烯分散液中分别加入偶联剂和还原剂，超声分散，在水浴条件下反应，得到反应产物；
(3)将步骤(2)得到的反应产物洗涤干燥，得到改性石墨烯。
5.根据权利要求4所述的防火涂层，其特征在于，步骤(2)中所述偶联剂为钛酸酯类，优选为异丙基三(二辛基焦磷酰基)钛酸酯、二(二辛基焦磷酰基)乙撑钛酸酯或异丙基三(二辛基磷酰基)钛酸酯中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)中所述还原剂为水合肼；
优选地，步骤(2)中所述超声分散时间为1h～3h；
优选地，步骤(2)中所述水浴温度为70℃～90℃；
优选地，步骤(2)中所述反应在搅拌条件下发生；
优选地，步骤(2)中所述反应时间为1h～2h；
优选地，步骤(3)中所述洗涤为依次用甲醇和去离子水洗涤；
优选地，步骤(3)中所述干燥为真空干燥；
优选地，步骤(3)中所述干燥温度为50℃～70℃，优选为60℃；
优选地，步骤(3)中所述改性石墨烯呈粉末状。
6.根据权利要求1-5任一项所述的防火涂层，其特征在于，所述功能性助剂为低温玻璃粉和凹凸棒的组合；
优选地，所述低温玻璃粉为磷酸盐低熔玻璃粉，其主要组成为固溶物B2O3-BaO-P2O5；
优选地，所述低温玻璃粉各组分B2O3、BaO和P2O5的摩尔比分别为1:3:6；
优选地，所述功能性助剂中低温玻璃粉的含量为55wt％～95wt％，优选为65wt％～95wt％，进一步优选为70wt％～85wt％；
优选地，所述低温玻璃粉的玻璃化温度为310℃～320℃；
优选地，所述低温玻璃粉的熔融温度为550℃～560℃；
优选地，所述防火涂层还包括加工性助剂；
优选地，所述加工性助剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物或丙烯酸聚合物中任意一种或至少两种的组合，优选为醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物和其他任意一种或两种的组合；
优选地，所述加工性助剂的质量为上述防火涂层组分总质量的3wt％～12wt％，优选为5wt％～10wt％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的防火涂层，其特征在于，所述防火涂层在使用时产生的烟气量为8～12mg/h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的防火涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)分别称量配方量的成膜剂、发泡剂、阻燃剂、功能性助剂、水和加工性助剂；
(2)将步骤(1)中的原料进行搅拌和/或球磨处理，得到浆料；
(3)将步骤(2)中得到的浆料覆盖在救生舱表面，干燥后形成防火涂层。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌速率为300～2000转/分，优选为350～1900转/分，进一步优选为400～1800转/分，更进一步优选为450～1700转/分；
优选地，步骤(2)中所述搅拌处理时间为0.5h～6h，优选为1.5h～4.5h；
优选地，步骤(2)中所述球磨速率为250～600转/分，优选为300～550转/分，进一步优选为350～500转/分；
优选地，步骤(2)中所述球磨处理时间为1h～8h，优选为2h～6h；
优选地，步骤(2)中所述浆料为均匀混合的液态浆料；
优选地，步骤(3)中所述覆盖方法为涂覆和/或喷涂。
10.根据权利要求1-7任一项所述的防火涂层的用途，其特征在于，所述防火涂层用于家用应急设备领域和工程用应急设备领域；
优选地，所述家用包括用于普通民用建筑和/或高端住宅；
优选地，所述工程用包括用于矿山、煤矿或海底作业中任意一种或至少两种的组合。
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