CN107828312A - 阻燃型玻璃钢复合涂层及其制备方法 - Google Patents

阻燃型玻璃钢复合涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种阻燃型玻璃钢复合涂层及其制备方法，涉及材料领域。该阻燃型玻璃钢复合涂层，其包括依次铺设于基材的表面的底涂层、结构层以及面涂层；底涂层的原料包括：固化剂，以及混合树脂；结构层的原料包括：固化剂，短切玻璃纤维，混合树脂，以及第一阻燃剂；面涂层的原料包括：固化剂，混合树脂，填料，以及第二阻燃剂，其具有较佳的防腐性能以及阻燃性，还具有高强度以及较佳的抗冲击能力，有效降低火灾的发生。上述阻燃型玻璃钢复合涂层的制备方法，操作简单便捷，可实现工业化生产，可有效提高阻燃型玻璃钢复合涂层的性能。

Description

阻燃型玻璃钢复合涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，且特别涉及一种阻燃型玻璃钢复合涂层及其制备方法。
背景技术
近年来，在建或已经建设的电厂吸收塔发生火灾的现象屡有发生，造成了巨大的经济损失以及安全隐患。从本质上看，是因为现场采用的材料没有阻燃性导致，一旦过火没有自熄性，造成材料的快速的着火燃烧，给业主带来巨大的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃型玻璃钢复合涂层，其具有较佳的防腐性能以及阻燃性，还具有高强度以及较佳的抗冲击能力，有效降低火灾的发生。
本发明的另一目的在于提供一种阻燃型玻璃钢复合涂层的制备方法，其操作简单便捷，可实现工业化生产，可有效提高阻燃型玻璃钢复合涂层的性能。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种阻燃型玻璃钢复合涂层，适于设置于基材的表面阻燃型玻璃钢复合涂层包括依次铺设于基材的表面的底涂层、结构层以及面涂层。
其中，底涂层的原料包括：2-3重量份的固化剂，以及10-15重量份的混合树脂。
结构层的原料包括：3-4重量份的固化剂，1-4重量份的短切玻璃纤维，15-20重量份的混合树脂，以及0.5-1重量份的第一阻燃剂。
面涂层的原料包括：3-4重量份的固化剂，15-20重量份的混合树脂，3-10重量份的填料，以及2-3重量份的第二阻燃剂。
本发明提出一种上述阻燃型玻璃钢复合涂层的制备方法，其包括：
于基材的表面涂覆形成底涂层；
于底涂层远离基材的表面的一侧喷涂形成结构层；
于结构层远离基材的表面的一侧喷涂形成面涂层。
本发明实施例的阻燃型玻璃钢复合涂层及其制备方法的有益效果是：
首先底涂层、结构层以及面涂层三层的设置，使其防腐以及阻燃性能多次配合效果佳，同时有效避免仅有一层造成的破损导致的防腐阻燃性能差。同时有效避免因实际施工中，由交叉施工，直接导致的防腐材料燃烧导致的火灾。
其次，通过各层的具体的原料合理选择以及合理配比，使得阻燃型玻璃钢复合涂层及其制备方法具有较佳的防腐性以及阻燃性。通过该制备方法，可实现工业化生产，可有效提高阻燃型杂化聚合物涂层的性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分。
下面对本发明实施例的阻燃型玻璃钢复合涂层及其制备方法进行具体说明。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明提供一种阻燃型杂化聚合物涂层，适于设置于基材的表面，其包括依次铺设于基材的表面的底涂层、结构层以及面涂层。三层的设置，使其防腐以及阻燃性能多次配合效果佳，同时有效避免仅有一层造成的破损导致的防腐阻燃性能差。同时有效避免因实际施工中，由交叉施工，直接导致的防腐材料燃烧导致的火灾。基材的表面例如烟囱内壁、吸收塔内壁或缝隙等需要涂覆处。
其中，底涂层的原料包括：2-3重量份的固化剂，以及10-15重量份的混合树脂。
优选地，底涂层的原料包括：2-2.8重量份的固化剂，以及11-14重量份的混合树脂。
更优选地，底涂层的原料包括：2.5-3重量份的固化剂，以及12-13.5重量份的混合树脂。
其中，由于底涂层用于与阻燃剂，例如烟囱内壁、吸收塔内壁或缝隙等连接，因此，混合树脂的添加可以有效提高底涂层的粘接性，使其牢固的粘接的阻燃剂的表面。但是混合树脂的流动性较佳，导致涂敷后无法达到预期目标，因此添加有固化剂。同时固化剂添加过多，易造成固化速度过快，导致底涂层开裂，固化剂较少，无法达到预期目标，因此优选在上述范围下，固化剂、混合树脂配合最佳，固化速度适宜，同时混合树脂与固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物，罩覆于基材的表面，密封基材的表面，防腐性能强。同时，无溶剂施工，有效降低火灾发生率。
其中，混合树脂的原料为质量比为6-8：2-3的无溶剂的环氧树脂，以及无溶剂的呋喃树脂。通过上述两种树脂的互相配合，有效使产品满足耐200℃的高温。同时，由于工期较短，没有办法让溶剂充分挥发，因此上述两种无溶剂树脂的采用，有效防止溶剂残留于成品内，造成防腐质量差的，易脱落的问题。固化剂为胺类固化剂，优选固化剂为四乙烯五胺。其毒性小，固化效果佳。
结构层的原料包括：3-4重量份的固化剂，1-4重量份的短切玻璃纤维，15-20重量份的混合树脂，以及0.5-1重量份的阻燃剂。
优选地，结构层的原料包括：3.2-38重量份的固化剂，1.5-3.5重量份的短切玻璃纤维，16-19重量份的混合树脂，以及0.6-0.9重量份的阻燃剂。
更优选地，结构层的原料包括：3.4-3.6重量份的固化剂，2-3重量份的短切玻璃纤维，17-18重量份的混合树脂，以及0.7-0.8重量份的阻燃剂。
其中，此处的混合树脂与混合树脂的组分相同，增强防腐能力，同时增大与底涂层的第一无溶剂树脂之间的粘接力，减少膨胀导致的开裂等。
短切玻璃纤维用于增大结构层的强度以及抗冲击能力。但是，不同长度的短切玻璃纤维与混合树脂的复配效果不同，优选地，短切玻璃纤维的水分含量为小于0.15％，厚度为3-7um，粒度主要分布于150-1700um以及<150um这两个区间，优选地，其包括A、B、C、D以及E五种。具体地，如表1所示：
表1具体选择
通过短切玻璃纤维的长度以及配比的选择，有效在结构层内形成类似于根系类的结构，横纵交叉，使结构层的稳定性以及强度更佳化，同时以短切玻璃纤维为骨架，有效提高防腐性能。
第一阻燃剂为硼酸锌，是一种环保型的非卤素阻燃剂，其具有无毒、低水溶性、高热稳定性、粒度小、比重小、分散性好等特点。
优选地，结构层的原料还包括硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的添加量为混合树脂的添加量的0.1-1wt％。其中，硅烷偶联剂有效促进短切玻璃纤维与无溶剂树脂的连接，以及促进第一阻燃剂与无溶剂树脂的连接，有限提高结构层的稳定性，提高阻燃型玻璃钢复合涂层的抗冲击能力。
可选地，结构层的原料还包括0.1-0.5重量份的对苯二甲酸，0.1-0.5重量份的间苯二甲酸，以及0.5-1.5重量份的可膨胀石墨。其中，对苯二甲酸以及间苯二甲酸可在高温条件下升华，升华后留有间隙，而可膨胀石墨在高温的条件下，体积膨胀，在间隙内膨胀，一方面使燃烧时使阻燃型玻璃钢复合涂层的结构保持完整，同时有效进行抑制燃烧，进一步提高阻燃型玻璃钢复合涂层的阻燃以及防腐等性能。同时间苯二甲酸可提高结构层的塑性。
面涂层的原料包括：3-4重量份的固化剂，15-20重量份的混合树脂，3-10重量份的填料，以及2-3重量份的第二阻燃剂。
优选地，面涂层的原料包括：3.2-3.8重量份的固化剂，16-19重量份的混合树脂，4-8重量份的填料，以及2.1-2.9重量份的第二阻燃剂。
更优选地，面涂层的原料包括：3.4-3.6重量份的固化剂，17-18重量份的混合树脂，3-9重量份的填料，以及2.5-3重量份的第二阻燃剂。
本发明较佳的实施例中，第二阻燃剂包括重量比为3-8：2-3的硼酸锌，以及酸化处理的凹凸棒土，优选硼酸锌以及酸化处理的凹凸棒土为纳米级或微米级，优选为纳米级，即纳米硼酸锌，以及酸化处理的纳米凹凸棒土。其中纳米硼酸锌，以及酸化处理的纳米凹凸棒土极易分散于混合树脂形成的三向网状结构中，同时可降低整个阻燃型玻璃钢复合涂层的膨胀系数以及硬化收缩率，进一步提高阻燃型玻璃钢复合涂层与基材的粘接性，防止裂缝以及剥落现象的发生。
酸化处理的凹凸棒土是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物经酸化改性而得，使凹凸棒土的粘结力更强、吸附能力更大，酸化处理的凹凸棒土不仅提高结构层的耐腐蚀性，同时提高结构层与底涂层以及面涂层之间的粘接性。
填料，例如可以为纳米二氧化硅、纳米石英以及纳米碳化硅等，提高耐磨性。优选为包括碳化硅微粉、云母粉、陶瓷粉、气相二氧化硅以及钛白粉中的至少一种。更优选地，填料包括重量比依次为3-4：1-3：2-3：1-2：2-5，例如3.5：2：2.5：1.6：4的碳化硅微粉、云母粉、陶瓷粉、气相二氧化硅以及钛白粉，上述填料具有较佳的耐磨性，有效降低因高温导致的阻燃型玻璃钢复合涂层的膨胀，有效提高阻燃型玻璃钢复合涂层的耐磨性，同时可降低整个阻燃型玻璃钢复合涂层的膨胀系数以及硬化收缩率，有效提高阻燃型玻璃钢复合涂层的使用寿命。
本发明较佳的实施例中，底涂层的厚度为至少0.25mm，优选地，结构层的厚度为至少2mm，优选地，面涂层的厚度为至少0.25mm，更优选地，结构层的厚度大于底涂层的厚度，结构层的厚度大于面涂层的厚度。通过底涂层、结构层以及面涂层的厚度的不同，配合每层的具体成分的不同，有效提高最终的阻燃型玻璃钢复合涂层的耐腐蚀性以及阻燃型。
上述阻燃型玻璃钢复合涂层的制备方法，其包括：
S1.于基材的表面涂覆形成底涂层。
例如，将固化剂与混合树脂按比例混合，涂敷于基材的表面，干燥，形成底涂层。
本发明较佳的实施例中，干燥为于室温晾干。
S.2于底涂层远离基材的表面的一侧喷涂形成结构层。
例如，将固化剂、短切玻璃纤维、混合树脂以及第一阻燃剂混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成结构层。
优选地，将短切玻璃纤维，混合树脂，以及第一阻燃剂混合后，在10℃-30℃条件下保温0.2h-1h后，再与固化剂按比例混合。通过使短切玻璃纤维，无溶剂树脂，以及第一阻燃剂先混合，再与固化剂与合适的温度范围内反应混合，可有效提高反应效率。
S.3于结构层远离基材的表面的一侧喷涂形成面涂层。
例如，将固化剂、短切玻璃纤维、无溶剂树脂，以及第二阻燃剂混合，喷涂于结构层远离阻燃剂的一侧，干燥，形成面涂层。
优选地，将填料、第二阻燃剂，以及混合树脂超声混合后，于10-30℃与固化剂按比例搅拌混合。使填料、第二阻燃剂以及混合树脂充分混合，同时进一步使三者与固化剂混合，同时避免直接超声混合四者导致的硬化后的混合树脂的三维结构遭到破坏。同时超声混合有效去除混合时的空气。
需要说明的是，由于固化剂促进具有阻燃型杂化聚合物涂层的硬化，因此，为了防止浪费原料，可将其他原料按比例先配合，固化剂单独按比例存在，在需要使用时将其他原料再与固化剂混合。
实施例1
一种阻燃型玻璃钢复合涂层，其由以下方法制得：
将3重量份的固化剂，以及15重量份的混合树脂混合，涂敷于基材的表面，干燥，形成厚度为0.25mm的底涂层。
将4重量份的固化剂，3重量份的短切玻璃纤维，20重量份的混合树脂，0.8重量份的第一阻燃剂，硅烷偶联剂，混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为2mm的结构层。
将3.6重量份的固化剂，18重量份的混合树脂，7重量份的填料，以及2重量份的第二阻燃剂混合，喷涂于结构层远离底涂层的一侧，干燥，形成厚度为0.25mm的面涂层。
其中，混合树脂包括质量比为7：3的无溶剂的环氧树脂，以及无溶剂的呋喃树脂。
第一阻燃剂为硼酸锌。第二阻燃剂包括重量比依次为4：7：3的纳米碳化硅、纳米硼酸锌、以及酸化处理的纳米凹凸棒土。
结构层中，硅烷偶联剂的添加量为混合树脂的添加量的0.5wt％。
实施例2
一种阻燃型玻璃钢复合涂层，其由以下方法制得：
将2重量份的固化剂，以及10重量份的混合树脂混合，涂敷于基材的表面，干燥，形成厚度为0.3mm的底涂层。
将3重量份的固化剂，1重量份的短切玻璃纤维，15重量份的混合树脂，0.5重量份的第一阻燃剂混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为3mm的结构层。
将3.8重量份的固化剂，19重量份的混合树脂，5重量份的填料，以及2重量份的第二阻燃剂混合，喷涂于结构层远离底涂层的一侧，干燥，形成厚度为0.25mm的面涂层。
其中，混合树脂包括质量比为8：3的无溶剂的环氧树脂，以及无溶剂的呋喃树脂。
第一阻燃剂为硼酸锌。第二阻燃剂包括重量比为3：2的纳米硼酸锌以及酸化处理的纳米凹凸棒土。
实施例3
一种阻燃型玻璃钢复合涂层，其由以下方法制得：
将2.5重量份的固化剂，以及13重量份的混合树脂混合，涂敷于基材的表面，干燥，形成厚度为0.25mm的底涂层。
将3.4重量份的固化剂，2重量份的短切玻璃纤维，17重量份的混合树脂，0.7重量份的第一阻燃剂，以及硅烷偶联剂混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为2mm的结构层。
将3.2重量份的固化剂，15重量份的混合树脂，3重量份的填料，以及2重量份的第二阻燃剂混合，喷涂于结构层远离底涂层的一侧，干燥，形成厚度为0.25mm的面涂层。
其中，混合树脂包括质量比为6：2的无溶剂的环氧树脂，以及无溶剂的呋喃树脂。
第一阻燃剂为硼酸锌。第二阻燃剂包括重量比为7：2的纳米硼酸锌以及酸化处理的纳米凹凸棒土。
结构层中，硅烷偶联剂的添加量为混合树脂的添加量的0.8wt％。
实施例4
一种阻燃型玻璃钢复合涂层，其由以下方法制得：
将2.7重量份的固化剂，以及14重量份的混合树脂混合，涂敷于基材的表面，干燥，形成厚度为0.25mm的底涂层。
将3.5重量份的固化剂，3.5重量份的短切玻璃纤维，17重量份的混合树脂，0.8重量份的第一阻燃剂混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为2mm的结构层。
将2重量份的固化剂，15重量份的混合树脂，5重量份的填料，以及2.5重量份的第二阻燃剂混合，喷涂于结构层远离底涂层的一侧，干燥，形成厚度为0.35mm的面涂层。
其中，混合树脂包括质量比为7：3的无溶剂的环氧树脂，以及无溶剂的呋喃树脂。
第一阻燃剂为硼酸锌。第二阻燃剂包括重量比为8：3的纳米硼酸锌、以及酸化处理的纳米凹凸棒土。
实施例5
一种阻燃型玻璃钢复合涂层，其由以下方法制得：
将3重量份的固化剂，以及15重量份的混合树脂混合，涂敷于基材的表面，干燥，形成厚度为0.5mm的底涂层。
将4重量份的固化剂，3.5重量份的短切玻璃纤维，20重量份的混合树脂，0.6重量份的第一阻燃剂，硅烷偶联剂，0.1重量份的对苯二甲酸，0.1重量份的间苯二甲酸，以及0.6重量份的可膨胀石墨混合，喷涂于底涂层远离基材的表面的一侧，干燥，形成厚度为5mm的结构层。
将4重量份的固化剂，20重量份的混合树脂，3重量份的填料，以及3重量份的第二阻燃剂混合，喷涂于结构层远离底涂层的一侧，干燥，形成厚度为0.35mm的面涂层。
其中，混合树脂包括质量比为7.2：3.2的无溶剂的环氧树脂，以及无溶剂的呋喃树脂。
第一阻燃剂为硼酸锌。第二阻燃剂包括重量比为3：2的纳米硼酸锌、以及酸化处理的纳米凹凸棒土。
结构层中，硅烷偶联剂的添加量为混合树脂的添加量的0.5wt％。
试验例1
重复实施例1，制备阻燃型玻璃钢复合涂层，选择市面普通的涂敷有含有玻璃鳞片的普通涂层的基材作为对照组，每组重复试验5次，按GB/T5478-2008测试耐磨性，按GB/T1447-2005测试拉伸强度，粘接强度检测仪按相关国标检测粘接强度，以及在相同的条件下进行高温性能等的对比。结果如表2所示：
表2性能对比
根据表1数据，本发明提供的阻燃型玻璃钢复合涂层，相比于现有的涂敷有含有玻璃鳞片的普通涂层的基材，具有较佳的强度以及抗冲击能力，同时具有较佳的阻燃性。
重复实施例2-5，与对照组对比，发现由于抗冲击能力依次为：实施例1＞实施例5＞实施例3＞实施例4＞实施例2＞对照组，原因可能为实施例2，4无硅烷偶联剂添加的原因。
重复实施例2-5，发现阻燃能力依次为：实施例5＞实施例1＞实施例2＞实施例3＞实施例4＞对照组。
综上，本发明实施例提供一种阻燃型玻璃钢复合涂层，其具有较佳的防腐性能以及阻燃性，还具有高强度以及较佳的抗冲击能力，有效降低火灾的发生。上述阻燃型玻璃钢复合涂层的基材的制备方法，其操作简单便捷，可实现工业化生产，可有效提高阻燃型玻璃钢复合涂层的性能。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种阻燃型玻璃钢复合涂层，适于设置于基材的表面，其特征在于，所述阻燃型玻璃钢复合涂层包括依次铺设于所述基材的表面的底涂层、结构层以及面涂层；
其中，所述底涂层的原料包括：2-3重量份的固化剂，以及10-15重量份的混合树脂；
所述结构层的原料包括：3-4重量份的固化剂，1-4重量份的短切玻璃纤维，15-20重量份的所述混合树脂，以及0.5-1重量份的第一阻燃剂；
所述面涂层的原料包括：3-4重量份的固化剂，15-20重量份的所述混合树脂，3-10重量份的填料，以及2-3重量份的第二阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的阻燃型玻璃钢复合涂层，其特征在于，所述混合树脂包括质量比为6-8：2-3的无溶剂的环氧树脂，以及无溶剂的呋喃树脂。
3.根据权利要求1所述的阻燃型玻璃钢复合涂层，其特征在于，所述第二阻燃剂包括重量比为3-8：2-3的硼酸锌以及酸化处理的凹凸棒土。
4.根据权利要求1所述的阻燃型玻璃钢复合涂层，其特征在于，所述填料包括碳化硅微粉、云母粉、陶瓷粉、气相二氧化硅以及钛白粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的阻燃型玻璃钢复合涂层，其特征在于，所述固化剂为四乙烯五胺。
6.根据权利要求5所述的阻燃型玻璃钢复合涂层，其特征在于，所述结构层的原料还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的添加量为所述混合树脂的添加量的0.1-1wt％。
7.根据权利要求1所述的阻燃型玻璃钢复合涂层，其特征在于，所述底涂层的厚度为至少0.25mm，优选地，所述结构层的厚度为至少2mm，优选地，所述面涂层的厚度为至少0.25mm，更优选地，所述结构层的厚度大于所述底涂层的厚度，所述结构层的厚度大于所述面涂层的厚度。
8.一种如权利要求1所述的阻燃型玻璃钢复合涂层的制备方法，其特征在于，包括：
于所述基材的表面涂覆形成所述底涂层；
于所述底涂层远离所述基材的表面的一侧喷涂形成所述结构层；
于所述结构层远离所述基材的表面的一侧喷涂形成所述面涂层。
9.根据权利要求8所述的阻燃型玻璃钢复合涂层的制备方法，其特征在于，所述结构层的所述原料混合时，先将所述短切玻璃纤维，所述混合树脂，以及第一阻燃剂混合后，在10℃-30℃条件下保温0.2h-1h后，再与所述固化剂按比例混合。
10.根据权利要求8所述的阻燃型玻璃钢复合涂层的制备方法，其特征在于，所述面涂层的所述原料混合时，先将所述填料、所述第二阻燃剂，以及所述混合树脂超声混合后，再于10-30℃与所述固化剂按比例搅拌混合。
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