CN108342102A - 一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料、防火泥及其制备方法 - Google Patents

一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料、防火泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料、防火泥及其制备方法，属于防火涂料领域。这种地仗防火涂料包括配合使用的防火泥和防火液，其中防火泥包括：骨料、生物质粉末、石墨、硼酸锌、纳米二氧化硅以及增韧剂；防火液包括：无机硅阻燃剂、防水剂、润湿剂、分散剂以及消泡剂。这种地仗防火涂料，粘结力强、硬度高、韧性和耐候性好、不易开裂和脱落，且能抵抗上千摄氏度的高温烈火燃烧，在遇到明火时能逐渐固化如石，隔离高温，保护木材不被引燃，从而保护建筑不被焚毁。

Description

一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料、防火泥及其制 备方法
技术领域
本发明涉及防火材料领域，具体而言，涉及一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料、防火泥及其制备方法。
背景技术
油灰地仗(简称地仗)是一种古老的传统工艺，其是由砖面灰、猪血料以及麻、布等材料包裹在木构件表层形成的灰壳，主要起保护木构件的作用。由于在传统古建筑中，会在地仗壳的表面涂刷油漆，做“国漆”、彩绘，所以地仗又是油漆的基层。
以北京故宫为代表的国家级文物古建筑瑰宝，以吊脚木楼为代表的民族风貌原生态的传统村寨，还有全国各地的寺庙和道观，都代表着中国建筑工匠技术百年的历史，是不可再生的国家宝藏。然而，由于历史成因，这些国家宝藏大多用木结构建筑或用大量木材装饰，房屋地面火灾隐患很大，各地焚毁古城、古庙、古村落的火灾时有发生。
传统的猪血泥地仗浆料不具有防火(阻燃)功能，当建筑遇到明火后，传统地仗壳被烧裂脱落，火焰则可直接燃着木材，引起火灾，造成保护建筑被损毁。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料及其制备方法，旨在提高古建筑或木质结构的防火性能，避免其遇到明火后被焚烧损坏。
本发明的第二目的在于提供一种用于古建筑或木质结构的防火泥，可用于制备上述地仗防火涂料。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；
防火泥按重量份数计包括：骨料32～46份、生物质粉末4～6份、石墨1～2份、硼酸锌0.3～0.7份、纳米二氧化硅0.5～1.5份以及增韧剂2～4份；
防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂32～38份、防水剂11～15份、润湿剂0.1～0.4份、分散剂0.1～0.3份以及消泡剂0.01～0.1份。
一种上述地仗防火涂料的制备方法，其包括：
按重量份数，将骨料、生物质粉末、石墨、硼酸锌、纳米二氧化硅和增韧剂混合，得到防火泥；
按重量份数，将无机硅阻燃剂、防水剂、润湿剂、分散剂和消泡剂混合，得到防火液；
将防火泥与防火液按照质量比1：0.8～1.2混合。
一种用于古建筑或木质结构的防火泥，其按重量份数计包括：骨料32～46份、生物质粉末4～6份、石墨1～2份、硼酸锌0.3～0.7份、纳米二氧化硅0.5～1.5份、增韧剂2～4份。
与现有技术相比，本发明的有益效果例如包括：
本发明提供的这种地仗防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液，即在使用前，将防火泥与防火液在室温下搅拌均匀即可。这种地仗防火涂料可以作为地仗层，并能在该防火涂料层上涂抹古建筑的猪血泥层，做成古建筑或仿古建筑的木柱、木梁和木质围护板上传统的“地仗壳”，既可以对其进行彩绘，又能有效防火。
当古建筑惑木质构件遭遇火灾时，传统的猪血泥层被烧裂脱落时，防火泥涂层会迅速膨胀鼓起大气泡，形成挡火隔热的保护层，该保护层在高温火焰不断燃烧下逐渐增强瓷化，从而有效地保护被火燃烧的木质基材不被炭化引燃。这种地仗防火涂料，粘结力强、硬度高、韧性和耐候性好、不易开裂和脱落，且能抵抗上千摄氏度的高温烈火燃烧，当遇到明火时能逐渐固化如石，隔离高温，保护木材不被引燃，从而保护建筑不被焚毁。
采用这种地仗防火涂料保护木材的同时，依然可用传统的“猪血泥”地仗为面层泥，即作为油漆或绘画的基壳。既能保护木材避免火灾，又能适宜的保护传统工艺修缮古建筑，使其修旧如旧，风貌保存。同时，其还具有防腐和防虫蚁的综合功能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。
本实施方式提供提供一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其包括配合使用的(A)防火泥和(B)防火液，即在使用前，将防火泥与防火液在室温下混合搅拌均匀即可。
其中，(A)防火泥按重量份数计包括：骨料32～46份、生物质粉末4～6份、石墨1～2份、硼酸锌0.3～0.7份、纳米二氧化硅0.5～1.5份以及增韧剂2～4份；
或者，防火泥按重量份数计包括：骨料36～42份、生物质粉末5～6份、石墨1～2份、硼酸锌0.4～0.6份、纳米二氧化硅0.7～1.3份以及增韧剂2～3份；
或者，防火泥按重量份数计包括：骨料40份、生物质粉末5份、石墨1.5份、硼酸锌0.5份、纳米二氧化硅0.9～1.1份以及增韧剂3份；
进一步地，骨料包括按重量份数计的下列组分：硅藻土8～12份、膨润土14～18份、叶腊石粉6～9份、堇青石粉4～7份。
或者，骨料按重量份数计包括：硅藻土9～11份、膨润土16～17份、叶腊石粉7～8份、堇青石粉5～6份。
进一步地，增韧剂为高分子可溶性胶粉，所述高分子可溶性胶粉包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯和羟丙基甲基纤维素。
进一步地，生物质粉末包括植物秸秆粉末或木材粉末。
(B)防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂32～38份、防水剂11～15份、润湿剂0.1～0.4份、分散剂0.1～0.3份以及消泡剂0.01～0.1份。
或者，防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂34～36份、防水剂13～14份、润湿剂0.2～0.3份、分散剂0.1～0.2份以及消泡剂0.03～0.07份。
进一步地，防水剂为有机硅树脂。
进一步地，润湿剂为阴离子型表面活性剂，所述阴离子型表面活性剂包括由烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐和磷酸酯组成的群组中选择的至少一个。
进一步地，分散剂包括由六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠和水玻璃组成的群组中选择的至少一个。
进一步地，消泡剂包括乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚组成的群组中选择的至少一个。
本实施方式进一步提供一种上述地仗防火涂料的制备方法，其包括：
按重量份数，将骨料、生物质粉末、石墨、硼酸锌、纳米二氧化硅和增韧剂混合，得到防火泥；
按重量份数，将无机硅阻燃剂、防水剂、润湿剂、分散剂和消泡剂混合，得到防火液；
将防火泥与防火液按照质量比1：0.8～1.2(或者1：0.9～1.1)混合。
这种制备方法，相比于传统的油灰地仗的炼制，省工省时，且无毒无味，调制方便。原材料均取自废弃物和通用的工业品。
这种地仗防火涂料的施工方法，包括：
a.清洗：清除基材杂物、腐朽材，擦抹干净，即可施工阻燃底灰。
b.补缝：将木材开裂的缝隙进行补齐，补逢时要求地仗防火涂料黏度和稠度较大，利于工匠进行施工。
c.披麻：为使木材具有更好的抗形变性，在木材表面披裹麻布(网格布)，按尺寸裁剪一定的麻布。
①将防火泥搅拌均匀，搅拌聚合比例为防火泥：防火液：水为1:0.8～1.2:0.1。
②将搅拌聚合的地仗防火涂料薄薄的刷涂在木材表面(约0.5mm)，然后用地仗防火涂料将麻布刷裹在木材表面，如不易刷裹在用图钉固定麻布。
③固定麻布以后晾干4h，再进行下一道操作。
d.披灰：包裹麻布以后，根据实际保护木材等级，披涂不同厚度的地仗防火涂料，披涂厚度一般要求5mm以上。
e.后处理：用传统的“猪血泥”涂裹在“防火涂层”上，用传统的油漆彩绘技艺修复古建筑，及作为仿古建筑的防火地仗。
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：
实施例1
本实施例提供一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；
防火泥按重量份数计包括：骨料32份、木材粉末6份、石墨2份、硼酸锌0.3份、纳米二氧化硅1.5份以及高分子可溶性胶粉4份；
防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂38份、有机硅树脂11份、阴离子型表面活性剂0.4份、六偏磷酸钠0.3份以及聚氧丙烯甘油醚0.01份。
其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：0.8混合搅拌均匀。
实施例2
本实施例提供一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；
防火泥按重量份数计包括：骨料46份、植物秸秆粉末4份、石墨1份、硼酸锌0.7份、纳米二氧化硅0.5份以及高分子可溶性胶粉2份；
防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂32份、有机硅树脂15份、阴离子型表面活性剂0.1份、三聚磷酸钠0.1份以及聚氧丙烯甘油醚0.1份。
其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：1.2混合搅拌均匀。
实施例3
本实施例提供一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；
防火泥按重量份数计包括：硅藻土10份、水性膨润土16.8份、叶腊石粉7.4份、堇青石粉5.8份、生物质粉末5份、石墨1.5份、硼酸锌0.5份、纳米二氧化硅0.7份以及高分子可溶性胶粉3份；
防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂35.75份、有机硅树脂13.8份、阴离子型表面活性剂0.25份、焦磷酸钠0.15份以及乳化硅油0.05份。
其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：1混合搅拌均匀。
实施例4
本实施例提供一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；
防火泥按重量份数计包括：硅藻土9份、膨润土17份、叶腊石粉8份、堇青石粉6份、生物质粉末6份、石墨1份、硼酸锌0.4份、、纳米二氧化硅1份以及高分子可溶性胶粉2份；
防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂34份、有机硅树脂14份、阴离子型表面活性剂0.2份、六偏磷酸钠0.1份以及乳化硅油0.07份。
其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：1.1混合搅拌均匀。
实施例5
本实施例提供一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其包括配合使用的防火泥和防火液；
防火泥按重量份数计包括：硅藻土11份、膨润土16份、叶腊石粉7份、堇青石粉5份、生物质粉末5份、石墨2份、硼酸锌0.6份、纳米二氧化硅1.2份以及高分子可溶性胶粉3份；
防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂36份、有机硅树脂13份、阴离子型表面活性剂0.3份、焦磷酸钠0.2份以及乳化硅油0.07份。
其制备方法为：分别将上述原料混合，得到防火泥和防火液，在使用前将防火泥和防火液在室温下按照质量比1：0.9混合搅拌均匀。
实验例1
防火性能测试：
在300mm*200mm*20mm的木板上涂刷样品，白板(空白实验)、传统工艺普通地仗10mm(对照1组)、水泥砂浆10mm(对照2组)、本发明实施例3地仗防火涂料10mm(实验组)。
测试结果如下所示：
(1)白板(即空白试验)
表1.白板的防火性能测试结果
时间 正面火焰温度 背温 是否穿火
1min 950 78 否
3min 950 击穿 是
(2)普通地仗(对照1组)
表2.普通地仗的防火性能测试结果
时间 正面火焰温度 背温 是否穿火
1min 950 30 否
3min 950 63 否
5min 950 96 否
10min 950 127 否
15min 950 击穿 是
(3)水泥砂浆(对照2组)
表3.水泥砂浆的防火性能测试结果
时间 正面火焰温度 背温 是否穿火
1min 950 38 否
3min 950 74 否
5min 950 147 否
10min 950 189 否
12min 950 击穿 是
(4)地仗防火涂料(实验组)
表4.水泥砂浆的防火性能测试结果
对比可知，本发明实施例3提供的地仗防火涂料，在相同正面火焰温度下防火性能优于普通地仗以及水泥砂浆，表现出优异的防火性能。
实验例2
采用国家标准采用国家标准《钢结构防火涂料通用技术条件》(GB14907-2002)对本发明实施例3提供的地仗防火涂料进行检测，结果如表5所示：
表5.地仗防火涂料性能检测结果
另外，将其它实施例提供的地仗防火涂料进行上述实验，其结果与实施例3基本一致，故不逐一赘述。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其特征在于，其包括配合使用的防火泥和防火液；
所述防火泥按重量份数计包括：骨料32～46份、生物质粉末4～6份、石墨1～2份、硼酸锌0.3～0.7份、纳米二氧化硅0.5～1.5份以及增韧剂2～4份；
所述防火液按重量份数计包括：无机硅阻燃剂32～38份、防水剂11～15份、润湿剂0.1～0.4份、分散剂0.1～0.3份以及消泡剂0.01～0.1份。
2.根据权利要求1所述的用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其特征在于，所述骨料包括按重量份数计的下列组分：硅藻土8～12份、膨润土14～18份、叶腊石粉6～9份、堇青石粉4～7份。
3.根据权利要求1所述的用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其特征在于，所述增韧剂为高分子可溶性胶粉，所述高分子可溶性胶粉包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯和羟丙基甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其特征在于，生物质粉末包括植物秸秆粉末或木材粉末。
5.根据权利要求1所述的用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其特征在于，所述防水剂为有机硅树脂。
6.根据权利要求1所述的用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其特征在于，所述润湿剂为阴离子型表面活性剂，所述阴离子型表面活性剂包括由烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐和磷酸酯组成的群组中选择的至少一个。
7.根据权利要求1所述的用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其特征在于，所述分散剂包括由六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠和水玻璃组成的群组中选择的至少一个。
8.根据权利要求1所述的用于古建筑或木质结构的地仗防火涂料，其特征在于，所述消泡剂包括乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚组成的群组中选择的至少一个。
9.一种如权利要求1～8任一项所述地仗防火涂料的制备方法，其特征在于，其包括：
按重量份数，将所述骨料、所述生物质粉末、所述石墨、所述硼酸锌、所述纳米二氧化硅和所述增韧剂混合，得到所述防火泥；
按重量份数，将所述无机硅阻燃剂、防水剂、润湿剂、分散剂和消泡剂混合，得到所述防火液；
将所述防火泥与所述防火液按照质量比1：0.8～1.2混合。
10.一种用于古建筑或木质结构的防火泥，其特征在于，其按重量份数计包括：骨料32～46份、生物质粉末4～6份、石墨1～2份、硼酸锌0.3～0.7份、纳米二氧化硅0.5～1.5份、增韧剂2～4份。
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