CN109054469A - 一种耐水防火阻燃漆 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种耐水防火阻燃漆，包括以下质量份数的原料：碱金属硅酸盐50‑200份；硅溶胶1‑10份；水溶性磷酸硅5‑10份；磷酸硅或聚磷酸硅10‑40份；无机酸0.1‑5份。该涂料与传统的有机高分子涂料相比，具有成本低、无污染、耐高温和耐老化、施工难度低、防火性和可靠性高等优点，可用于防火、防水等级要求更高的场合；相对于传统的水玻璃涂料体系，耐水性、成膜性、稳定性显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐水防火阻燃漆，适用于建筑物、家具或板材防火的技术领域。
背景技术
无机涂料与有机涂料相比，具有组分丰富、成本低廉、无污染、耐高温和耐老化等优点。符合人们对当代建筑材料节能和环保的要求，被广泛应用于防腐涂料、防火涂料、内墙和外墙涂料上。用于这些应用的硅基材料主要分为碱金属硅酸盐型和硅溶胶型两种。后者耐水性较好，但成膜后易开裂，生产大多采用离子交换法，成本较高。碱金属硅酸盐以丰富的二氧化硅、氢氧化钠为主要原料，价格低廉。无机高分子涂料与有机涂料相比，具有不可燃性，但表面能较高，不易涂刷在表面能低的基材表面。基于这两种材料的无机外墙涂料、自干型硅酸钠复合建筑涂料且都存在耐水性还不够理想，影响了它的应用发展。
硅酸盐是以石英砂和碱金属氧化物的配合比例即SiO2和M2O(M为钾或者钠)的摩尔比决定着硅酸盐的模数n。模数即显示硅酸盐的组成，模数是硅酸盐的重要参数，模数越大，固体硅酸钠越难溶于水，n为1时常温水即能溶解，n加大时需热水才能溶解，n大于3时需4个大气压以上的蒸汽才能溶解。硅酸钠模数越大，氧化硅含量越多，硅酸钠粘度增大，易于分解硬化，粘结力增大。上述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂。通常情况下，即便使用不同模数的硅酸钠和硅酸钾，由于其在风干硬化时组成成分硅酸盐本身就是水溶性的材料，所以其硬化体有耐水性差的缺点，故水玻璃不能在潮湿和碱性的环境中使用。因此通常都使用氟硅化物、缩合磷酸铝、醋酸酯等各种硬化剂来改良其硬化性的耐水性，但目前实际上还未能获得满意的效果。
专利号CN105344920A公开了一种增加溃散性的水玻璃粘结剂，组成原料的重量份为：110-130份水玻璃溶液、20-30份改性合成树脂、10-15份磷酸盐、5-8份植物油；此发明具有稳定性好、发气性较低、适用性较好、硬化后强度高的优点。专利号CN105440957A公开了一种钾水玻璃粘结剂，包括以下质量份的原料：钾水玻璃30～50份、白炭黑8～14份、氧化镁14～28份、氯化镁5～10份、硫酸镁5～10份、缩合磷酸铝5～10份、平平加O 2～8和水6～12份；此发明提供的上述钾水玻璃粘结剂具有价格低廉、应用范围广、常温固化、耐水性好、耐高温、阻燃性好、粘结强度高、经过发泡，节省用量，降低成本等优点。专利号CN103937415A公开了一种用于水玻璃粘结剂的耐水固化剂，各组分按质量份数包括：氧化钙0.5—3份；硼酸1—5份；氧化铝5—30份；二氧化硅3—20份；氧化锌15—50份；本发明具有固化产物耐水性较高，固化剂制备过程快捷简便，有利于将水玻璃应用于防护涂层的制备等特点。上述水玻璃粘合剂也存在明显的缺点，易开裂、风化、不透明等。另外，现有技术中出现的水玻璃系列的粘结剂中的大部分均包含有有机成分，而非纯无机材料。然而，有机成分具有易燃、有毒、成本高等特点，具有很大的安全隐患。
发明内容
本发明提出一种综合多种工艺措施，提高水玻璃成膜组合的耐水性和产品的均一性，制备新型的具有良好防火阻燃性能的新型耐水防火阻燃漆。
本申请涉及一种耐水防火阻燃漆，包括以下质量份数的原料：
碱金属硅酸盐50-200份；
硅溶胶1-10份；
水溶性磷酸硅5-10份；
磷酸硅或聚磷酸硅10-40份；
无机酸0.1-5份。
其中，所述耐水防火阻燃漆的制备方法包括以下步骤：
(1)将规定量的碱金属硅酸盐溶液倒入容器中，在不停地搅拌下缓慢滴加计量的无机酸使其充分混合；
(2)再往容器中加入规定量的硅溶胶，高速搅拌；
(3)再往容器中加入规定量的水溶性磷酸硅，高速搅拌；
(4)再往容器中加入规定量的磷酸硅或聚磷酸硅，高速搅拌；
(5)最后加入润湿剂和其他辅料，持续搅拌均匀。
优选地，所述耐水防火阻燃漆包括以下质量份数的原料：
硅酸钾30-90份；
硅酸钠30-90份；
硅酸锂1-5份；
硅溶胶1-10份；
聚磷酸硅5-20份；
磷酸硅5-20份；
水溶性磷酸硅5-10份；
水10-30份；
无机酸0.1-5份；
润湿剂0.1-5份；
辅料1-2份。
优选地，所述耐水防火阻燃漆的制备方法包括以下步骤：
(1)将规定量的硅酸锂，硅酸钾溶液和硅酸钠溶液倒入容器中，在不停地搅拌下缓慢滴加计量的无机酸使其充分混合；
(2)再往容器中加入规定量的硅溶胶，高速搅拌；
(3)再往容器中加入规定量的水溶性磷酸硅，高速搅拌；
(4)再往容器中加入规定量的磷酸硅和聚磷酸硅，高速搅拌；
(5)最后加入润湿剂和其他辅料，持续搅拌均匀。
其中，所述无机酸可以是磷酸、硫酸、盐酸和/或硼酸，所述辅料可以包括氟硅化物、缩合磷酸铝、氧化钙、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、醋酸酯和磷酸盐类硬化剂中的至少一种。
采用本申请的上述技术方案，其有益效果为：
与传统的水玻璃粘结剂相比，耐水性和成膜性大大提高，施工难度大大下降。通过添加各种配料，提高了水玻璃成膜组合物的稳定性和可靠性；可做到室内与室外适用，并适用于防水等级要求更高的场合；无毒，无味，使用简单，生产成本低。可被广泛制备无机涂料，例如无机防火涂料，无机防水涂料，室内外无机涂料等。
具体实施方式
本发明提出一种综合多种工艺措施，提高水玻璃，特别是硅酸钠、硅酸钾的耐水性和成膜性，以制备新型耐水防火阻燃漆。该涂料与传统的有机高分子涂料相比，具有成本低、无污染、耐高温和耐老化、施工难度低、防火性和可靠性高等优点，可用于防火、防水等级要求更高的场合；相对于传统的水玻璃涂料体系，耐水性、成膜性、稳定性显著提高。
根据本申请的耐水防火阻燃漆，包括以下质量份数的原料：
碱金属硅酸盐50-200份；
硅溶胶1-10份；
水溶性磷酸硅5-10份；
磷酸硅或聚磷酸硅10-40份；
无机酸(例如磷酸，硫酸，盐酸，硼酸等)0.1-5份。
其制备方法如下：
(1)将规定量的碱金属硅酸盐溶液倒入容器中，在不停地搅拌下缓慢滴加计量的无机酸使其充分混合；
(2)再往容器中加入规定量的硅溶胶，高速搅拌；
(3)再往容器中加入规定量的水溶性磷酸硅(可以先溶解于少量水中)，高速搅拌；
(4)再往容器中加入规定量的磷酸硅或聚磷酸硅(可以先分散于少量水中)，高速搅拌；
(5)最后加入润湿剂和其他辅料，持续搅拌均匀，即可得一种高附着力，高耐水性的水玻璃改性涂料。
优选地，根据本申请的耐水防火阻燃漆，包括以下质量份数的原料：
硅酸钾30-90份；
硅酸钠30-90份；
硅酸锂1-5份；
硅溶胶1-10份；
聚磷酸硅5-20份；
磷酸硅5-20份；
水溶性磷酸硅5-10份；
水10-30份；
无机酸(例如磷酸，硫酸，盐酸，硼酸等)0.1-5份；
润湿剂0.1-5份；
辅料(例如氟硅化物、缩合磷酸铝、氧化钙、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、醋酸酯或磷酸盐类硬化剂等中的至少一种)1-2份。
其制备方法如下：
(1)将规定量的硅酸锂，硅酸钾溶液和硅酸钠溶液倒入容器中，在不停地搅拌下缓慢滴加计量的无机酸使其充分混合；
(2)再往容器中加入规定量的硅溶胶，高速搅拌；
(3)再往容器中加入规定量的水溶性磷酸硅(可以先溶解于少量水中)，高速搅拌；
(4)再往容器中加入规定量的磷酸硅和聚磷酸硅(可以先分散于少量水中)，高速搅拌；
(5)最后加入润湿剂和其他辅料，持续搅拌均匀后即可得一种高附着力，高耐水性的水玻璃改性涂料。
在本发明中，无机酸可以起到对水玻璃改性的作用，硅溶胶可以提高成膜的强度；采用的固化剂为多聚磷酸硅，磷酸硅及水溶性磷酸硅。为进一步提高耐水时间，可以添加一些氟硅化物、缩合磷酸铝、氧化钙、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、醋酸酯和磷酸盐类硬化剂之类的辅料。作为一种优选的技术方案，所述的水玻璃是硅酸钠和硅酸钾，为提高其耐水性可适当添加硅酸锂；硅酸锂有自干性，溶液水分蒸发后能生成一种不溶于水的膜，具有水不可逆性，有利于提高整个水玻璃成膜物质的稳定性和耐水性。
作为一种优选的技术方案，所述耐水性提高以后的水玻璃组合可以添加适当润湿剂和增稠剂，以调节涂料的表面张力和成膜性，有利于涂料的施工。可以轻易的涂刷或喷涂在有有机底漆，或表面能低的材质表面。该水玻璃成膜物质组合可以单独作为无机防火漆，也可以作为无机防腐涂料，室内外无机涂料的底料，在添加各种功能粉料以后，制备成各种无机功能涂料。
实施例一
将5份硅酸锂，50份硅酸钾溶液和50份硅酸钠溶液分别倒入一容器中混合，常温下用搅拌机不停地搅拌。在搅拌过程中，再缓慢滴加2份的5％质量浓度的硫酸溶液，滴加完毕后，再往容器中加入10份的硅溶胶，并将提高搅拌速度。再在搅拌条件下，依次加入10份30％质量浓度的水溶性磷酸硅溶液，5份磷酸硅，5份聚磷酸硅水溶液，1份润湿剂及1份其他辅料，持续搅拌均匀后即可得一种高附着力和耐水性的水玻璃改性涂料。
实施例二
将5份硅酸锂，90份硅酸钾溶液倒入一容器中，常温下用搅拌机不停地搅拌。在搅拌过程中，再缓慢滴加5份质量浓度为0.5％的硼酸溶液，滴加完毕后，再往容器中加入5份的硅溶胶，并将提高搅拌速度。再在搅拌条件下，依次加入10份质量浓度为30％的水溶性磷酸硅溶液，10份聚磷酸硅水溶液，1份的润湿剂及其他辅料，持续搅拌均匀后即可得一种高附着力和耐水性的水玻璃改性涂料。
实施例三
将5份硅酸锂，90份硅酸钠溶液倒入一容器中常温下用搅拌机不停地搅拌。在搅拌过程中，再缓慢滴加5份质量浓度为0.5％的硼酸溶液，滴加完毕后，再往容器中加入5份的硅溶胶，并将提高搅拌速度。再在搅拌条件下，依次加入10份质量浓度为30％的水溶性磷酸硅溶液，10份磷酸硅水溶液，1毫升润湿剂及其他辅料，持续搅拌均匀后即可得一种高附着力和耐水性的水玻璃改性涂料。
实施例四
将90份硅酸钠溶液倒入一容器中常温下用搅拌机不停地搅拌。在搅拌过程中，再缓慢滴加5份质量浓度为0.5％的硼酸溶液，滴加完毕后，再往容器中加入10份的硅溶胶，并将提高搅拌速度。再在搅拌条件下，依次加入10份质量浓度为30％的水溶性磷酸硅溶液，10份磷酸硅水溶液，1毫升润湿剂及其他辅料，持续搅拌均匀后即可得一种高附着力和耐水性的水玻璃改性涂料。
本申请的耐水防火阻燃漆的耐火性研究
根据建筑材料难燃性试验方法(GB/T 8625-2005)，作为一个实施例，将新型耐水防火阻燃漆涂覆于木板的表面做阻燃处理(1000mm×190mm 12块，250mm×90mm 12块)。干燥后，用标准方法测定耐火效果，得出下列结果：残余燃烧和发光的持续时间0秒，燃烧通过的高度为1毫米，燃烧质量损失为3-5％，燃烧结焦率<25％。表1中结果显示对于木制品成分比例不同的组合物的阻燃等级达到V0等级。
表1新型耐水防火阻燃漆成分比(重量份)和耐火特性
| 实施例 | 质量损失(％) | 残余燃烧时间(秒) | 燃烧通过高度(mm) | 附着强度(MPa) | 结焦率(％) |
| 1 | 3.7 | 0 | 1.0 | 0.21 | 25 |
| 2 | 3.8 | 0 | 0.9 | 0.20 | 23 |
| 3 | 4.1 | 0 | 0.9 | 0.19 | 20 |
| 4 | 3.9 | 0 | 1.0 | 0.20 | 22 |
根据本申请的耐水防火阻燃漆，水玻璃成膜组合附着力，耐水性极好，制备工艺简单、易操作。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种耐水防火阻燃漆，其特征在于，包括以下质量份数的原料：
碱金属硅酸盐 50-200份；
硅溶胶 1-10份；
水溶性磷酸硅 5-10份；
磷酸硅或聚磷酸硅 10-40份；
无机酸 0.1-5份。
2.根据权利要求1所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述耐水防火阻燃漆的制备方法包括以下步骤：
(1)将规定量的碱金属硅酸盐溶液倒入容器中，在不停地搅拌下缓慢滴加计量的无机酸使其充分混合；
(2)再往容器中加入规定量的硅溶胶，高速搅拌；
(3)再往容器中加入规定量的水溶性磷酸硅，高速搅拌；
(4)再往容器中加入规定量的磷酸硅或聚磷酸硅，高速搅拌；
(5)最后加入润湿剂和其他辅料，持续搅拌均匀。
3.根据权利要求1所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述耐水防火阻燃漆包括以下质量份数的原料：
硅酸钾 30-90份；
硅酸钠 30-90份；
硅酸锂 1-5份；
硅溶胶 1-10份；
聚磷酸硅 5-20份；
磷酸硅 5-20份；
水溶性磷酸硅 5-10份；
水 10-30份；
无机酸 0.1-5份；
润湿剂 0.1-5份；
辅料 1-2份。
4.根据权利要求3所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述耐水防火阻燃漆的制备方法包括以下步骤：
(1)将规定量的硅酸锂，硅酸钾溶液和硅酸钠溶液倒入容器中，在不停地搅拌下缓慢滴加计量的无机酸使其充分混合；
(2)再往容器中加入规定量的硅溶胶，高速搅拌；
(3)再往容器中加入规定量的水溶性磷酸硅，高速搅拌；
(4)再往容器中加入规定量的磷酸硅和聚磷酸硅，高速搅拌；
(5)最后加入润湿剂和其他辅料，持续搅拌均匀。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述无机酸是磷酸、硫酸、盐酸和/或硼酸。
6.根据权利要求4所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述耐水防火阻燃漆的制备方法包括以下步骤：
将5份硅酸锂、50份硅酸钾溶液和50份硅酸钠溶液分别倒入一容器中混合，常温下用搅拌机不停地搅拌；在搅拌过程中，再缓慢滴加2份的5％质量浓度的硫酸溶液；滴加完毕后，再往容器中加入10份的硅溶胶，并将提高搅拌速度；再在搅拌条件下，依次加入10份30％质量浓度的水溶性磷酸硅溶液、5份磷酸硅、5份聚磷酸硅水溶液、1份润湿剂及1份其他辅料，持续搅拌均匀。
7.根据权利要求2所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述耐水防火阻燃漆的制备方法包括以下步骤：
将5份硅酸锂、90份硅酸钾溶液倒入一容器中，常温下用搅拌机不停地搅拌；在搅拌过程中，再缓慢滴加5份质量浓度为0.5％的硼酸溶液，滴加完毕后，再往容器中加入5份的硅溶胶，并将提高搅拌速度；再在搅拌条件下，依次加入10份质量浓度为30％的水溶性磷酸硅溶液、10份聚磷酸硅水溶液、1份的润湿剂及其他辅料，持续搅拌均匀。
8.根据权利要求2所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述耐水防火阻燃漆的制备方法包括以下步骤：
将5份硅酸锂、90份硅酸钠溶液倒入一容器中常温下用搅拌机不停地搅拌；在搅拌过程中，再缓慢滴加5份质量浓度为0.5％的硼酸溶液；滴加完毕后，再往容器中加入5份的硅溶胶，并将提高搅拌速度；再在搅拌条件下，依次加入10份质量浓度为30％的水溶性磷酸硅溶液、10份磷酸硅水溶液、1毫升润湿剂及其他辅料，持续搅拌均匀。
9.根据权利要求2所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述耐水防火阻燃漆的制备方法包括以下步骤：
将90份硅酸钠溶液倒入一容器中常温下用搅拌机不停地搅拌；在搅拌过程中，再缓慢滴加5份质量浓度为0.5％的硼酸溶液；滴加完毕后，再往容器中加入10份的硅溶胶，并将提高搅拌速度；再在搅拌条件下，依次加入10份质量浓度为30％的水溶性磷酸硅溶液、10份磷酸硅水溶液、1毫升润湿剂及其他辅料，持续搅拌均匀。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的耐水防火阻燃漆，其特征在于，所述辅料包括氟硅化物、缩合磷酸铝、氧化钙、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、醋酸酯和磷酸盐类硬化剂中的至少一种。
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