CN108610783A - 一种绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料，涉及一种水性涂料，特别是涉及一种绝热阻燃的气凝胶氟碳水性涂料。其目的是为了提供一种耐冲击，耐强酸及各种腐蚀，并且抗老化的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料。本发明绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料包括底漆、面漆和清漆。本发明的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料包括底漆、面漆和清漆，采用三层涂膜设计和气凝胶绝热材料作为填料，并且设计了PVDF氟碳乳液与纯丙乳液的合理配方，使得本发明的产品硬度强，附着力强，耐冲击，耐强酸及各种腐蚀，并且抗老化，各种性能均远优于现有技术。

Description

一种绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料
技术领域
本发明涉及一种水性涂料，特别是涉及一种绝热阻燃的气凝胶氟碳水性涂料。
背景技术
水溶性涂料是以水溶性合成树脂为主要成膜物质，水为稀释剂，加入适量的颜料、填料及辅助材料等，经研磨而成的一种涂料。水溶性涂料以水为溶剂，节约资源，可在潮湿的环境中直接涂覆，对基材表面适用性较好。
与有机溶剂型的涂料相比，水性涂料节约了大量的有机材料资源，大大减少了涂料中有机溶剂挥发对大气的污染和施工过程中的火灾危险，水是地球上极其丰富的资源，其取用方便，成本低廉，作为涂料中的溶剂使用，不会对水资源产生破坏或较少。因此水性涂料既减少了挥发性有机溶剂的排放，又可节省资源、能源，同时方便运输和贮藏。随着人们环保意识的增强，水性涂料的使用量逐年增多，将逐渐成为现代涂料工业发展的主流方向。
但是，现有的水溶性涂料耐火阻燃性及可剥离性较差，对于形状不规则的材料，不容易完全剥离；且现有的水溶性涂料通常只能用于特定的材料，在其它材料上难以实现完全剥离。
阻燃型涂料是指在涂料中加入阻燃剂，使之具有阻燃特性的一类功能涂料，由于此类涂料能够起到阻燃、防火的特性，在现代家居生活中越来越受到人们的重视。现行阻燃型涂料中阻燃剂有四种类型，分别是卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷－卤系阻燃剂，接触阻燃剂会对人体造成一定的危害。
涂料工业正在由高污染、高能耗、极度依赖于石油工业产品的传统品种逐渐转向水性涂料、环境友好、多功能、资源节约型方向发展，中国《环境标志产品技术要求水性涂料》、《室内用水性木器涂料》环境保护行业、化工行业标准等的陆续出台，促进了水性涂料的发展，阻燃型水性功能涂料研发与应用亦越来越广泛。
中国专利CN101143988A公开了一种水性阻燃防火木器漆，该水性阻燃防火木器漆的基料为丙烯酸酯乳液，虽具有良好的阻燃功效与装饰效果，但仍然是外加阻燃剂，因此存在阻燃相与树脂相分离、涂料表面具有危害人体的阻燃剂等缺点。
目前市场上出现的最好的保温绝热涂料导热系数在0.06～0.08W/m.k之间，导热系数没有低于0.05w/m.k的绝热涂料产品。目前没有使用气凝胶为原料的保温绝热涂料应用于铝型材上的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种耐冲击，耐强酸及各种腐蚀，并且抗老化的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料。
本发明涉及一种绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料，所述涂料包括底漆、面漆和清漆；
所述底漆的原料按照质量份数包括：0.1～30份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50纯丙乳液(丙烯酸乳液)、0.1～10份的陶瓷纤维、0.1～1份的羟丙基甲基纤维素(HPMC)、0.1～20份高岭土、0.1～30份氢氧化钙、0.1～30份碳酸钙、0.1～5份聚磷酸铵、0.1～5份曲拉通X-405(tritionX-405)、0.1～5份消泡剂、0.1～5份尼泊金酯、0.1～15份丙二醇，去离子水补足100份；
所述面漆的原料按照质量份数包括：0.1～40份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50份纯丙乳液、0.1～20份有机硅改性苯丙乳液、0.1～5份聚磷酸铵(APP)、0.1～15份气凝胶、0.1～1份膨润土、0.1～15份高岭土、0.1～20份钛白粉、0.1～5份多功能助剂、0.1～3份羟乙基纤维素(HEC-30000)、0.1～15份丙二醇、0.1～10份十二碳醇酯、0.1～5份水性流平剂、0.1～5份消泡剂、0.1～1份尼泊金酯、0.1～5份曲拉通X-405(tritionX-405)，去离子水补足100份；
所述清漆的原料按照质量份数包括：0.1～50份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50份纯丙乳液、0.1～20份有机硅改性苯丙乳液、0.1～5份聚磷酸铵(APP)、0.1～5份多功能助剂、0.1～3份羟乙基纤维素(HEC-30000)、0.1～15份丙二醇、0.1～10份十二碳醇酯、0.1～5份水性流平剂、0.1～5份消泡剂、0.1～1份尼泊金酯、0.1～5份曲拉通X-405(tritionX-405)，去离子水补足100份。
其中，纯苯乳液为丙烯酸乳液，是一种具有广泛的适用性的化学品，可做为水工、港工、公路、桥架、冶金化工(尿素氯矸)等工业民用建筑等钢结构混凝土的防渗、防腐、抗冻等修补新型化工材料；十二碳醇酯为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
优选地，所述聚偏氟乙烯(PVDF)乳液是将聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中得到的，其中聚偏氟乙烯的质量分数为40％～60％。
优选地，所述羟丙基甲基纤维素的粘度为100000mPa.s。
优选地，所述消泡剂选择潍坊金水源化工有限公司的产品202。
优选地，所述水性流平剂选择德国毕克化学有限公司的产品BYK333。
优选地，所述多功能助剂选择美国陶氏化学公司的产品AMP-95。
本发明的底漆：利用PVDF改性丙烯酸乳液为基料，采用无机组分为填料；作为铝合金与面漆的媒介层，提高涂料与金属的结合性和抗温变引起的脱漆及绝热性能。本部分设计干膜厚度为100～150um；
本发明的面漆：采用自制的气凝胶作为部分填料，在面漆中提高绝热性能。本部分漆膜厚度设计为10～30um。
本发明的清漆：采用PVDF改性丙烯酸乳液作为耐候性极佳的表面层，同时添加APP阻燃剂，确保耐候性和阻燃性。本部分漆膜厚度10～20um。
本发明还涉及一种绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)底漆的制备：
①将去离子水加入捏合罐中，搅拌状态下分别依次加入丙二醇、曲拉通X-405、消泡剂、尼泊金酯，在300r/mim搅拌15min；
②向步骤①的捏合罐中加入羟丙基甲基纤维素，在800r/min搅拌分散至羟丙基甲基纤维素全部溶解；
③向步骤②的捏合罐中加入碳酸钙、高岭土、氢氧化钙、陶瓷纤维、聚磷酸铵，在800r/min搅拌分散至捏合罐中的混合物的亨格曼系数>5.0；
④向步骤③的捏合罐中分别加入聚偏氟乙烯乳液、纯丙乳液，在300r/mim搅拌30min以上，直至混合均匀，即制得本发明的底漆；
(2)面漆的制备：
①将去离子水加入混合罐中，边搅拌边依次加入丙二醇、十二碳醇酯、水性流平剂、曲拉通X-405、消泡剂、尼泊金酯，在300r/mim搅拌15min；
②向步骤①的混合罐中加入羟乙基纤维素，在800r/min搅拌分散至羟乙基纤维素全部溶解；
③向步骤②的混合罐中依次加入钛白粉、高岭土、膨润土、气凝胶、聚磷酸铵，在800r/min搅拌分散至混合罐中的混合物的亨格曼系数>5.0；
④向步骤③的混合罐中分别加入聚偏氟乙烯乳液、纯丙乳液、有机硅改性苯丙乳液、多功能助剂，在300r/mim搅拌30min以上，直至混合均匀，即制得本发明的面漆；
(3)清漆的制备：
①将去离子水加入混合罐中，边搅拌边依次加入丙二醇、十二碳醇酯、水性流平剂、曲拉通X-405、消泡剂、尼泊金酯，在300r/mim搅拌15min；
②向步骤①的混合罐中加入羟乙基纤维素，在800r/min搅拌分散至羟乙基纤维素全部溶解；
③向步骤②的混合罐中依次加入聚磷酸铵，在800r/min搅拌分散至混合罐中的混合物的亨格曼系数>5.0；
④向步骤③的混合罐中分别加入聚偏氟乙烯乳液、纯丙乳液、有机硅改性苯丙乳液、多功能助剂，在300r/mim搅拌30min以上，直至混合均匀，即制得本发明的清漆。
优选地，所述底漆的原料按照质量份数包括：0.1～30份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50纯丙乳液(丙烯酸乳液)、0.1～10份的陶瓷纤维、0.1～1份的羟丙基甲基纤维素(HPMC)、0.1～20份高岭土、0.1～30份氢氧化钙、0.1～30份碳酸钙、0.1～5份聚磷酸铵、0.1～5份曲拉通X-405(tritionX-405)、0.1～5份消泡剂、0.1～5份尼泊金酯、0.1～15份丙二醇，去离子水补足100份。
优选地，所述面漆的原料按照质量份数包括：0.1～40份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50份纯丙乳液、0.1～20份有机硅改性苯丙乳液、0.1～5份聚磷酸铵(APP)、0.1～15份气凝胶、0.1～1份膨润土、0.1～15份高岭土、0.1～20份钛白粉、0.1～5份多功能助剂、0.1～3份羟乙基纤维素(HEC-30000)、0.1～15份丙二醇、0.1～10份十二碳醇酯、0.1～5份水性流平剂、0.1～5份消泡剂、0.1～1份尼泊金酯、0.1～5份曲拉通X-405(tritionX-405)，去离子水补足100份。
优选地，所述清漆的原料按照质量份数包括：0.1～50份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50份纯丙乳液、0.1～20份有机硅改性苯丙乳液、0.1～5份聚磷酸铵(APP)、0.1～5份多功能助剂、0.1～3份羟乙基纤维素(HEC-30000)、0.1～15份丙二醇、0.1～10份十二碳醇酯、0.1～5份水性流平剂、0.1～5份消泡剂、0.1～1份尼泊金酯、0.1～5份曲拉通X-405(tritionX-405)，去离子水补足100份。
优选地，所述聚偏氟乙烯(PVDF)乳液是将聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中得到的，其中聚偏氟乙烯的质量分数为40％～60％；
优选地，所述羟丙基甲基纤维素的粘度为100000mPa.s。
优选地，所述消泡剂选择潍坊金水源化工有限公司的产品202。
优选地，所述水性流平剂选择德国毕克化学有限公司的产品BYK333。
优选地，所述多功能助剂选择美国陶氏化学公司的产品AMP-95。
本发明的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料与现有技术不同之处在于：
本发明的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料包括底漆、面漆和清漆，采用三层涂膜设计和气凝胶绝热材料作为填料，并且设计了PVDF氟碳乳液与纯丙乳液的合理配方，使得本发明的产品硬度强，附着力强，耐冲击，耐强酸及各种腐蚀，并且抗老化，各种性能均远优于现有技术。
具体实施方式
通过以下实施例和验证试验对本发明的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料作进一步的说明。
实施例
本实施例的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料按照以下步骤进行制备：
(1)底漆的制备：
①将去离子水加入捏合罐中，搅拌状态下分别依次加入丙二醇、曲拉通X-405、消泡剂、尼泊金酯，在300r/mim搅拌15min；
②向步骤①的捏合罐中加入羟丙基甲基纤维素，在800r/min搅拌分散至羟丙基甲基纤维素全部溶解；
③向步骤②的捏合罐中加入碳酸钙、高岭土、氢氧化钙、陶瓷纤维、聚磷酸铵，在800r/min搅拌分散至捏合罐中的混合物的亨格曼系数>5.0；
④向步骤③的捏合罐中分别加入聚偏氟乙烯乳液、纯丙乳液，在300r/mim搅拌30min以上，直至混合均匀，即制得本实施例的底漆；
(2)面漆的制备：
①将去离子水加入混合罐中，边搅拌边依次加入丙二醇、十二碳醇酯、水性流平剂、曲拉通X-405、消泡剂、尼泊金酯，在300r/mim搅拌15min；
②向步骤①的混合罐中加入羟乙基纤维素，在800r/min搅拌分散至羟乙基纤维素全部溶解；
③向步骤②的混合罐中依次加入钛白粉、高岭土、膨润土、气凝胶、聚磷酸铵，在800r/min搅拌分散至混合罐中的混合物的亨格曼系数>5.0；
④向步骤③的混合罐中分别加入聚偏氟乙烯乳液、纯丙乳液、有机硅改性苯丙乳液、多功能助剂，在300r/mim搅拌30min以上，直至混合均匀，即制得本实施例的面漆；
(3)清漆的制备：
①将去离子水加入混合罐中，边搅拌边依次加入丙二醇、十二碳醇酯、水性流平剂、曲拉通X-405、消泡剂、尼泊金酯，在300r/mim搅拌15min；
②向步骤①的混合罐中加入羟乙基纤维素，在800r/min搅拌分散至羟乙基纤维素全部溶解；
③向步骤②的混合罐中依次加入聚磷酸铵，在800r/min搅拌分散至混合罐中的混合物的亨格曼系数>5.0；
④向步骤③的混合罐中分别加入聚偏氟乙烯乳液、纯丙乳液、有机硅改性苯丙乳液、多功能助剂，在300r/mim搅拌30min以上，直至混合均匀，即制得本实施例的清漆。
上述实施例中纯苯乳液为丙烯酸乳液，是一种具有广泛的适用性的化学品，可做为水工、港工、公路、桥架、冶金化工(尿素氯矸)等工业民用建筑等钢结构混凝土的防渗、防腐、抗冻等修补新型化工材料；十二碳醇酯为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。聚偏氟乙烯(PVDF)乳液是将聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中得到的，其中聚偏氟乙烯的质量分数为40％～60％；羟丙基甲基纤维素的粘度为100000mPa.s；消泡剂选择潍坊金水源化工有限公司的产品202；水性流平剂选择德国毕克化学有限公司的产品BYK333；多功能助剂选择美国陶氏化学公司的产品AMP-95。各个步骤中用到的原料及用量如表1-3所示。
表1实施例中底漆的原料及用量(单位：kg)
原料 1 2 3 4 5
聚偏氟乙烯乳液 1 30 100 90 50
纯丙乳液 500 1 400 105 50
陶瓷纤维 100 80 1 10 20
羟丙基甲基纤维素 1 8 10 0.5 5
高岭土 20 200 100 50 1
氢氧化钙 100 220 1 200 300
碳酸钙 1 150 300 250 100
聚磷酸铵 50 30 15 10 1
tritionX-405 1 50 2 5 30
消泡剂 40 15 1 5 50
尼泊金酯 16 50 1 0.2 30
丙二醇 150 100 10 50 1
去离子水 20 66 59 224.3 362
表2实施例中面漆的原料及用量(单位：kg)
原料 1 2 3 4 5
聚偏氟乙烯乳液 400 150 100 140 1
纯丙乳液 1 500 400 30 200
有机硅改性苯丙乳液 100 1 50 30 200
聚磷酸铵 30 50 20 10 1
气凝胶 80 20 1 100 150
膨润土 10 1 3 5 8
高岭土 100 50 20 150 1
钛白粉 20 50 1 200 100
多功能助剂 50 1 30 10 20
羟乙基纤维素 30 15 1 5 20
丙二醇 100 1 20 50 150
十二碳醇酯 20 1 100 50 10
水性流平剂 10 30 1 2 50
消泡剂 1 50 25 10 3
尼泊金酯 1 10 4 2 8
tritionX-405 10 20 50 10 1
去离子水 37 50 174 196 77
表3实施例中清漆的原料及用量(单位：kg)
原料 1 2 3 4 5
聚偏氟乙烯乳液 500 100 1 420 50
纯丙乳液 200 500 1 90 100
有机硅改性苯丙乳液 1 50 150 90 200
聚磷酸铵 20 30 50 10 1
多功能助剂 3 50 1 10 25
羟乙基纤维素 15 1 30 5 10
丙二醇 1 20 150 50 100
十二碳醇酯 20 1 100 50 80
水性流平剂 20 50 10 1 30
消泡剂 20 1 30 10 50
尼泊金酯 4 10 8 2 1
tritionX-405 50 20 1 10 40
去离子水 146 167 468 252 313
上述实施例中的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料的喷涂工艺如下：
(1)底材处理：将铬化后的铝板或磷化板用去离子水清理干净，晾干后备用；
(2)检查腻子喷涂机状况，将底漆装入设备，调整空气压力到12Psi，距离底材30cm喷涂；
(3)喷涂底漆后，在25℃闪干10min，在210℃烘烤30min；待表面平整表干后，进行面漆喷涂；
(4)将面漆用水稀释，喷涂粘度：30s(25℃)涂4杯，喷涂压力：7Psi；
(5)闪干10分钟25℃，在210℃烘烤30min；待表面平整表干后，进行清漆喷涂；
(6)将清漆用水稀释，喷涂粘度15s(25℃)涂4杯，喷涂压力：7Psi；
(7)闪干10分钟25℃，在210℃烘烤30min；
(8)冷却后的样板，测试漆膜性能和绝热性、阻燃性。
产品性能的测定结果如表4所示。
表4本发明产品喷涂后的各项性能指标
由上表可知，本发明绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料包括底漆、面漆和清漆，采用三层涂膜设计和气凝胶绝热材料作为填料，并且设计了PVDF氟碳乳液与纯丙乳液的合理配方，使得本发明的产品硬度强，附着力强，耐冲击，耐强酸及各种腐蚀，并且抗老化，各种性能均远优于现有技术。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料，其特征在于：所述涂料包括底漆、面漆和清漆；
所述底漆的原料按照质量份数包括：0.1～30份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50纯丙乳液、0.1～10份的陶瓷纤维、0.1～1份的羟丙基甲基纤维素、0.1～20份高岭土、0.1～30份氢氧化钙、0.1～30份碳酸钙、0.1～5份聚磷酸铵、0.1～5份曲拉通X-405、0.1～5份消泡剂、0.1～5份尼泊金酯、0.1～15份丙二醇，去离子水补足100份；
所述面漆的原料按照质量份数包括：0.1～40份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50份纯丙乳液、0.1～20份有机硅改性苯丙乳液、0.1～5份聚磷酸铵、0.1～15份气凝胶、0.1～1份膨润土、0.1～15份高岭土、0.1～20份钛白粉、0.1～5份多功能助剂、0.1～3份羟乙基纤维素、0.1～15份丙二醇、0.1～10份十二碳醇酯、0.1～5份水性流平剂、0.1～5份消泡剂、0.1～1份尼泊金酯、0.1～5份曲拉通X-405，去离子水补足100份；
所述清漆的原料按照质量份数包括：0.1～50份聚偏氟乙烯乳液、0.1～50份纯丙乳液、0.1～20份有机硅改性苯丙乳液、0.1～5份聚磷酸铵、0.1～5份多功能助剂、0.1～3份羟乙基纤维素、0.1～15份丙二醇、0.1～10份十二碳醇酯、0.1～5份水性流平剂、0.1～5份消泡剂、0.1～1份尼泊金酯、0.1～5份曲拉通X-405，去离子水补足100份。
2.根据权利要求1所述的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料，其特征在于：所述聚偏氟乙烯乳液是将聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中得到的，其中聚偏氟乙烯的质量分数为40％～60％。
3.根据权利要求1所述的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素的粘度为100000mPa.s。
4.根据权利要求1所述的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料，其特征在于：所述消泡剂选择潍坊金水源化工有限公司的产品202。
5.根据权利要求1所述的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料，其特征在于：所述水性流平剂选择德国毕克化学有限公司的产品BYK333。
6.根据权利要求1所述的绝热阻燃气凝胶氟碳水性涂料，其特征在于：所述多功能助剂选择美国陶氏化学公司的产品AMP-95。
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