CN108822591A - 一种无机防火隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

一种无机防火隔热涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无机防火隔热涂料及其制备方法，该涂料按照重量百分比包括：硅溶胶4％～18％、硫氧镁水泥10％～30％、膨润土3％～6％、膨胀珍珠岩微粉4％～15％、碱式硫酸镁晶须2％～5％、硅藻土5％～20％、轻钙6％～35％、柠檬酸0.1％～0.6％、分散剂0.01％～0.8％、乳液0.2％～5％、消泡剂0.01％～0.2％、防腐剂0.01％～0.5％、流平助剂0.01％～0.6％、保水剂0.1％～0.5％、憎水剂0.1％～0.4％；其制备时将各组分按照比例混合搅拌即可。该涂料具有轻质、不燃、绝热、吸音的特点，可涂覆于各种无机结构、木质结构、钢结构表面，能极好的应用于防火涂料领域。

Description

一种无机防火隔热涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无机防火隔热涂料及其制备方法，属于特种材料技术领域。
背景技术
火灾发生主要是低燃点物质没有得到保护，如果能将一种耐高温涂料涂覆于家具表面，降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限，将有效保护低燃点物质，延迟或防止火灾的发生。因此，防火涂料的应用空间非常大，适用于各种建筑高效防火的涂料具有较大的开发价值。
从防火涂料的组成上看，可分为两种：一种由有机物与无机物复合而成，该种防火涂料的耐老化性及降解性能较差，长期使用被氧化后可能达不到防火效果，并且产生大量的有毒烟雾，即使加入大量阻燃剂，其防火性能仍不理想(因一般阻燃剂的沸点不足300℃，火灾发生时，环境温度可高达1000～1200℃，阻燃剂挥发)。另一种为无机成分组成，该种防火涂料稳定性较好，耐氧化、耐辐射，可通过增加涂层厚度以提高耐火极限，但是其装饰效果较差，所占面积大，附着力及物理机械性能较差，易龟裂、粉化、剥落，且有些无机防火涂料在施工后需要进行养护，否则会影响涂层的整体强度，并存在表面泛白及疏松的现象，增加了运用难度。现在，世界各国日益重视国家公共安全问题，消防产业尤其备受各国政府关注。然而，我国的防火涂料发展较晚，产品竞争力不强，急需发展优质的防火涂料。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供针一种无机防火隔热涂料及其制备方法，该方法以无机材料制备出对钢结构、隧道、混凝土预制件等结构进行有效防火隔热的涂料，提高钢结构、隧道、混凝土预制件的高温安全性。
技术方案：本发明提供了一种无机防火隔热涂料，所述防火隔热涂料按照重量百分比包括以下原料：硅溶胶4％～18％、硫氧镁水泥10％～30％、膨润土3％～6％、膨胀珍珠岩微粉4％～15％、碱式硫酸镁晶须2％～5％、硅藻土5％～20％、轻钙6％～35％、柠檬酸0.1％～0.6％、分散剂0.01％～0.8％、乳液0.2％～5％、消泡剂0.01％～0.2％、防腐剂0.01％～0.5％、流平助剂0.01％～0.6％、保水剂0.1％～0.5％、憎水剂0.1％～0.4％。
其中：
所述硅溶胶中SiO2的含量为30wt％～45wt％，pH为8～10。
所述硫氧镁水泥是轻烧氧化镁与硫酸镁或其水合物按摩尔比7～11：1混合而成；所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D＞30，含水量＜1％。
所述膨胀珍珠岩微粉的密度＜80Kg/m3，细度＜2mm；所述硅藻土的细度为40目筛余物为0，含水率＜1％。
所述轻钙为普通工业沉淀碳酸钙，其沉降体积为2.4～3.0ml/g。
所述的膨润土水分＜10％，24h膨胀倍数＞12ml/g。
所述的消泡剂、防腐剂、分散剂、流平助剂、保水剂、柠檬酸、憎水剂均选用市售粉剂型产品，乳液为液体产品。
本发明还提供了一种无机防火隔热涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)按比例先将硫氧镁水泥、膨胀珍珠岩微粉、碱式硫酸镁晶须、硅藻土、轻钙混合搅拌，得到混合料；
2)向步骤1)得到的混合料中按比例加入柠檬酸、防腐剂、保水剂、憎水剂、分散剂、流平助剂，搅拌分散均匀，最后包装即为固态料；
3)将硅溶胶、乳液混合包装为液态料；
4)使用时将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀即得无机防火隔热涂料。
步骤4)所述的使用时将固态料与液态料按比例混合得过程中，为达到施工要求，在混合后的涂料中加入适量水分。
本发明中采用的所有原料均为市售商品，本技术领域内的普通技术人员很容易能够获得：
其中，硫氧镁水泥是一种气硬性无机胶凝材料，其特点是：凝结硬化快，强度高，质量轻，凝固时产生微膨胀，硬化后不产生裂缝；硬化体遇到火灾时，由于结晶水蒸发吸收热量，表面生成具有良好绝缘体的无水物屏蔽。
硅溶胶是一种优良的高温无机粘结剂，长期工作温度达1000～1200℃，可提高防火涂料的耐火性能。
硅藻土在涂料中不仅可消除甲醛、净化空气、保持湿度，而且自身多孔，遇高温时微孔中的水分受热蒸发而膨胀，发泡率高、隔热效果明显。
珍珠岩微粉可有效降低涂料的密度，起到吸音的效果同时缓冲钢结构受热膨胀对涂层的冲击；碱式硫酸镁晶须不仅容重轻还可提高体系的体积稳定性，促进硫氧镁水泥强度的发展，膨润土有利于提高涂料的施工性能，而少量的乳液可辅助成膜。
本发明的产品可使用刮涂、涂抹、喷涂施工；施工时只需将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀，为达到施工要求，可在液体料中加入适量水分。
有益效果：
1)本发明利用硫氧镁水泥作为一部分的胶凝材料，可有效解决硅溶胶涂料收缩开裂的问题，同时提高了涂料与基层的粘结强度，降低生产成本；所用材料主要为无机材料，在发生火灾时基本无对人体有害的气体产生，保障了人身安全；
2)本发明使用的材料在发生火灾时质量损失极少，且均为隔热材料，具有良好的隔热作用，有效降低了热量传递；
3)本发明制备的无机涂料粘结性好、硬度高，能够在钢材、混凝土、木材等基材表面形成连续封闭的漆膜，耐久性好；
4)本发明克服了硫氧镁水泥耐水性差的缺点，增加了硫氧镁水泥的实用范围；
5)本发明综合造价低，原材料来源广泛，具有很强的实用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1：
一种无机防火隔热涂料，按照重量百分比包括：硅溶胶18％，硫氧镁水泥20％，膨润土3％，膨胀珍珠岩微粉4％，碱式硫酸镁晶须2％，硅藻土20％，轻钙32％，柠檬酸0.1％，分散剂0.41％，消泡剂0.07％，防腐剂0.01％，乳液0.2％，流平助剂0.01％，保水剂0.1％，憎水剂0.1％。
其中所述硅溶胶SiO2的含量为30wt％，pH为9；所述硫氧镁水泥是轻烧氧化镁与七水硫酸镁按摩尔比9:1混合而成；所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D＞30，含水量＜1％；所述膨胀珍珠岩微粉的密度＜80Kg/m3，细度＜2mm；所述硅藻土的细度为40目筛余物为0，含水率＜1％；所述膨润土水分＜10％，24h膨胀倍数＞12ml/g；所述轻钙为普通工业沉淀碳酸钙，其沉降体积为2.4～3.0ml/g；其余均为市售产品。
该无机轻质防火隔热涂料的制备方法如下：
1)按比例先将硫氧镁水泥、膨胀珍珠岩微粉、碱式硫酸镁晶须、硅藻土、轻钙混合搅拌，得到混合料；
2)向步骤1)得到的混合料中按比例加入柠檬酸、防腐剂、保水剂、憎水剂、分散剂、流平助剂，搅拌分散均匀，最后包装即为固态料；
3)将硅溶胶、乳液混合包装为液态料。
4)使用时将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀即得无机防火隔热涂料。
本实施例制得的无机防火隔热涂料的粘结强度为0.25MPa，初期干燥无裂纹，涂层厚度26mm时，耐火极限230min。
实施例2：
一种无机防火隔热涂料，按照重量百分比包括：硅溶胶15％，硫氧镁水泥25％，膨润土4％，膨胀珍珠岩微粉5％，碱式硫酸镁晶须3％，硅藻土15％，轻钙30％，柠檬酸0.25％，分散剂0.05％，消泡剂0.2％，乳液0.8％，防腐剂0.5％，流平助剂0.6％，保水剂0.4％，憎水剂0.2％。
其中所述硅溶胶SiO2的含量为45wt％，pH为9；所述硫氧镁水泥是轻烧氧化镁与七水硫酸镁按摩尔比8:1混合而成；所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D＞30，含水量＜1％；所述膨胀珍珠岩微粉的密度＜80Kg/m3，细度＜2mm；所述硅藻土的细度为40目筛余物为0，含水率＜1％；所述膨润土水分＜10％，24h膨胀倍数＞12ml/g；所述轻钙为普通工业沉淀碳酸钙，其沉降体积为2.4～3.0ml/g；其余均为市售产品。
该无机轻质防火隔热涂料的制备方法如下：
1)按比例先将硫氧镁水泥、膨胀珍珠岩微粉、碱式硫酸镁晶须、硅藻土、轻钙混合搅拌，得到混合料；
2)向步骤1)得到的混合料中按比例加入柠檬酸、防腐剂、保水剂、憎水剂、分散剂、流平助剂，搅拌分散均匀，最后包装即为固态料；
3)将硅溶胶、乳液混合包装为液态料。
4)使用时将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀即得无机防火隔热涂料。
本实施例制得的无机防火隔热涂料的粘结强度为0.3MPa，初期干燥无裂纹，涂层厚度4.9mm时，耐火极限150min。
实施例3：
一种无机防火隔热涂料，按照重量百分比包括：硅溶胶10％，硫氧镁水泥30％，膨润土5％，膨胀珍珠岩微粉10％，碱式硫酸镁晶须5％，硅藻土15％，轻钙18％，柠檬酸0.6％，乳液5％，分散剂0.08％，消泡剂0.2％，防腐剂0.11％，流平助剂0.11％，保水剂0.5％，憎水剂0.4％。
其中所述硅溶胶SiO2的含量为35wt％，pH为8；所述硫氧镁水泥是轻烧氧化镁与七水硫酸镁按摩尔比7:1混合而成；所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D＞30，含水量＜1％；所述膨胀珍珠岩微粉的密度＜80Kg/m3，细度＜2mm；所述硅藻土的细度为40目筛余物为0，含水率＜1％；所述膨润土水分＜10％，24h膨胀倍数＞12ml/g；所述轻钙为普通工业沉淀碳酸钙，其沉降体积为2.4～3.0ml/g；其余均为市售产品。
该无机轻质防火隔热涂料的制备方法如下：
1)按比例先将硫氧镁水泥、膨胀珍珠岩微粉、碱式硫酸镁晶须、硅藻土、轻钙混合搅拌，得到混合料；
2)向步骤1)得到的混合料中按比例加入柠檬酸、防腐剂、保水剂、憎水剂、分散剂、流平助剂，搅拌分散均匀，最后包装即为固态料；
3)将硅溶胶、乳液混合包装为液态料。
4)使用时将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀即得无机防火隔热涂料。
本实施例制得的无机防火隔热涂料的粘结强度为0.33MPa，初期干燥无裂纹，涂层厚度24mm时，耐火极限215min。
实施例4：
一种无机防火隔热涂料，按照重量百分比包括：硅溶胶4％，硫氧镁水泥30％，膨润土6％，膨胀珍珠岩微粉4％，碱式硫酸镁晶须2％，硅藻土20％，轻钙28.5％，乳液4％，柠檬酸0.6％，分散剂0.04％，消泡剂0.01％，防腐剂0.04％，流平助剂0.01％，保水剂0.4％，憎水剂0.4％。
其中所述硅溶胶SiO2的含量为40wt％，pH为10；所述硫氧镁水泥是轻烧氧化镁与七水硫酸镁按摩尔比10:1混合而成；所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D＞30，含水量＜1％；所述膨胀珍珠岩微粉的密度＜80Kg/m3，细度＜2mm；所述硅藻土的细度为40目筛余物为0，含水率＜1％；所述膨润土水分＜10％，24h膨胀倍数＞12ml/g；所述轻钙为普通工业沉淀碳酸钙，其沉降体积为2.4～3.0ml/g；其余均为市售产品。
该无机轻质防火隔热涂料的制备方法如下：
1)按比例先将硫氧镁水泥、膨胀珍珠岩微粉、碱式硫酸镁晶须、硅藻土、轻钙混合搅拌，得到混合料；
2)向步骤1)得到的混合料中按比例加入柠檬酸、防腐剂、保水剂、憎水剂、分散剂、流平助剂，搅拌分散均匀，最后包装即为固态料；
3)将硅溶胶、乳液混合包装为液态料。
4)使用时将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀即得无机防火隔热涂料。
本实施例制得的无机防火隔热涂料的粘结强度为0.4MPa，初期干燥无裂纹，涂层厚度6mm时，耐火极限170min。
实施例5：
一种无机防火隔热涂料，按照重量百分比包括：硅溶胶18％，硫氧镁水泥10％，膨润土6％，膨胀珍珠岩微粉15％，碱式硫酸镁晶须5％，硅藻土5％，轻钙35％，乳液5％，柠檬酸0.1％，分散剂0.04％，消泡剂0.01％，防腐剂0.04％，流平助剂0.01％，保水剂0.4％，憎水剂0.4％。
其中所述硅溶胶SiO2的含量为30wt％，pH为9；所述硫氧镁水泥是轻烧氧化镁与七水硫酸镁按摩尔比11:1混合而成；所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D＞30，含水量＜1％；所述膨胀珍珠岩微粉的密度＜80Kg/m3，细度＜2mm；所述硅藻土的细度为40目筛余物为0，含水率＜1％；所述膨润土水分＜10％，24h膨胀倍数＞12ml/g；所述轻钙为普通工业沉淀碳酸钙，其沉降体积为2.4～3.0ml/g；其余均为市售产品。
该无机轻质防火隔热涂料的制备方法如下：
1)按比例先将硫氧镁水泥、膨胀珍珠岩微粉、碱式硫酸镁晶须、硅藻土、轻钙混合搅拌，得到混合料；
2)向步骤1)得到的混合料中按比例加入柠檬酸、防腐剂、保水剂、憎水剂、分散剂、流平助剂，搅拌分散均匀，最后包装即为固态料；
3)将硅溶胶、乳液混合包装为液态料。
4)使用时将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀即得无机防火隔热涂料。
本实施例制得的无机防火隔热涂料的粘结强度为0.4MPa，初期干燥无裂纹，涂层厚度1.17mm时，耐火极限75min。
实施例6：
一种无机防火隔热涂料，按照重量百分比包括：硅溶胶18％，硫氧镁水泥30％，膨润土6％，膨胀珍珠岩微粉15％，碱式硫酸镁晶须5％，硅藻土11.4％，轻钙6％，乳液5％，柠檬酸0.6％，分散剂0.8％，消泡剂0.2％，防腐剂0.5％，流平助剂0.6％，保水剂0.5％，憎水剂0.4％。
其中所述硅溶胶SiO2的含量为35wt％，pH为8.5；所述硫氧镁水泥是轻烧氧化镁与七水硫酸镁按摩尔比9:1混合而成；所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D＞30，含水量＜1％；所述膨胀珍珠岩微粉的密度＜80Kg/m3，细度＜2mm；所述硅藻土的细度为40目筛余物为0，含水率＜1％；所述膨润土水分＜10％，24h膨胀倍数＞12ml/g；所述轻钙为普通工业沉淀碳酸钙，其沉降体积为2.4～3.0ml/g；其余均为市售产品。
该无机轻质防火隔热涂料的制备方法如下：
1)按比例先将硫氧镁水泥、膨胀珍珠岩微粉、碱式硫酸镁晶须、硅藻土、轻钙混合搅拌，得到混合料；
2)向步骤1)得到的混合料中按比例加入柠檬酸、防腐剂、保水剂、憎水剂、分散剂、流平助剂，搅拌分散均匀，最后包装即为固态料；
3)将硅溶胶、乳液混合包装为液态料。
4)使用时将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀即得无机防火隔热涂料。
本实施例制得的无机防火隔热涂料的粘结强度为0.45MPa，初期干燥无裂纹，涂层厚度4.9mm时，耐火极限160min。

Claims (9)

1.一种无机防火隔热涂料，其特征在于：所述防火隔热涂料按照重量百分比包括以下原料：
硅溶胶4％～18％、硫氧镁水泥10％～30％、膨润土3％～6％、膨胀珍珠岩微粉4％～15％、碱式硫酸镁晶须2％～5％、硅藻土5％～20％、轻钙6％～35％、柠檬酸0.1％～0.6％、分散剂0.01％～0.8％、乳液0.2％～5％、消泡剂0.01％～0.2％、防腐剂0.01％～0.5％、流平助剂0.01％～0.6％、保水剂0.1％～0.5％、憎水剂0.1％～0.4％。
2.按权利要求1所述的一种无机防火隔热涂料，其特征在于：所述硅溶胶中SiO2的含量为30wt％～45wt％，pH为8～10。
3.按权利要求1所述的一种无机防火隔热涂料，其特征在于：所述硫氧镁水泥是轻烧氧化镁与硫酸镁或其水合物按摩尔比7～11：1混合而成；所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D＞30，含水量＜1％。
4.按权利要求1所述的一种无机防火隔热涂料，其特征是：所述膨胀珍珠岩微粉的密度＜80Kg/m3，细度＜2mm；所述硅藻土的细度为40目筛余物为0，含水率＜1％。
5.按权利要求1所述的一种无机防火隔热涂料，其特征是：所述轻钙为普通工业沉淀碳酸钙，其沉降体积为2.4～3.0ml/g。
6.按权利要求1所述的一种无机防火隔热涂料，其特征在于：所述的膨润土水分＜10％，24h膨胀倍数＞12ml/g。
7.按权利要求1所述的一种无机防火隔热涂料，其特征在于：所述的消泡剂、防腐剂、分散剂、流平助剂、保水剂、柠檬酸、憎水剂均选用市售粉剂型产品，乳液为液体产品。
8.一种如权利要求1所述的无机防火隔热涂料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)按比例先将硫氧镁水泥、膨胀珍珠岩微粉、碱式硫酸镁晶须、硅藻土、轻钙混合搅拌，得到混合料；
2)向步骤1)得到的混合料中按比例加入柠檬酸、防腐剂、保水剂、憎水剂、分散剂、流平助剂，搅拌分散均匀，最后包装即为固态料；
3)将硅溶胶、乳液混合包装为液态料；
4)使用时将固态料与液态料按比例混合，搅拌均匀即得无机防火隔热涂料。
9.按权利要求8所述的一种无机防火隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤4)所述的使用时将固态料与液态料按比例混合得过程中，为达到施工要求，在混合后的涂料中加入适量水分。
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