CN109679393A - 一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯无机覆盖阻燃耐高温涂料添加物及其制造方法，该涂料添加物由两种功能组份组成，其中第一种功能组份A是由氧化硅粉25份‑30份、氧化钛粉6份‑8份、氧化锌粉18份‑20份、氧化铅粉3份‑5份、氧化锂粉3份‑5份、氧化钇粉1份‑2份构成的低熔点玻璃微粉；第二种功能组份B由经盐酸、氢氟酸、十二烷基磺酸钠综合改性的活化硅胶粒40份‑45份与提升硅胶软化点的氧化钇粉5份‑8份、氧化镧粉5份‑8份组成的硅胶聚合物；两种成份的组成关系为：组份A以固体粉末的形态弥散分布在组份B胶体中。本发明的涂料添加物完全由无机材料构成、耐酸耐碱耐高温、不燃烧、无毒无公害。

Description

一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物及其制造方法

技术领域

本发明涉及功能涂料添加物领域，尤其涉及一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物及其制造方法。

背景技术

目前几乎所有的涂料都是树脂基涂料，而树脂和原料的选择就已经决定了涂料的基础性能，涂料中的添加剂更多的是起到补充细节的作用。根据需要将被设计在配方中，发挥相乘的效果。所以，能否对添加剂进行选择和熟练的使用也是涂料设计配方的关键所在。

常规技术中的阻燃添加物中，几乎所有无机添加剂都会提高复合材料的阻燃性能；而有机添加剂只有少部分有阻燃功能，大部分不但没有，反而会助燃。

无机阻燃剂常用品种有以下几种：

①三氧化二锑。必须与有机阻燃材料协同使用。

②氢氧化镁、氢氧化铝。可分别单独使用，但加入量大，往往与树脂用量相当。

③无机磷类。常用红磷及硫酸盐，纯红磷在使用前最后经过微化处理，可单用和并用，磷酸盐有磷酸铵、硝酸铵等。

④硼类阻燃材料。常用水合硼酸锌，一般与其他阻燃材料协同使用。

其他金属化合物，如金属铝化物、金属铁化物等，主要用于硝烟。

⑤金属卤化物。如各类卤化物类。

有机阻燃剂常用品种有以下几种：

①有机卤化物。主要为溴化物，常用的有，十溴联苯酸(DBDPO)、四溴双酚A(TBBPA)、溴化聚苯乙烯(BPS)等。氯化物只有氯化石蜡合氯化聚乙烯获得应用。卤化物常与三氧化二锑或磷化物协同使用。

②有机磷化物。可分为无机磷合卤代磷两类。无卤磷主要为磷酸类如三苯(TPP)等。无卤磷需与卤化磷协同加入。卤代磷的分子内同时含有磷和卤两种元素，具有分子内协同作用，因而可单独使用，常用品种如三氯乙烯(TECP)等。

③氮系。主要品种有三聚氮氨等，常用于PA和PU中，并与磷类阻燃剂协同使用。

因而目前防火材料中仅有氢氧化镁等少数材料被单独应用于阻燃防火技术领域，现有技术中还没有一种完全由无机材料构建阻燃功能成份的材料，更或甚者没有一种利用熔融覆盖原理物理阻燃的涂料添加物。

综上所述，市面上需要一种完全由无机材料构成、耐酸耐碱耐高温、不燃烧、无毒无公害的涂料添加物及其制造方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种完全由无机材料构成、耐酸耐碱耐高温、不燃烧、无毒无公害的纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物，该涂料添加物由两种功能组份组成，其中第一种功能组份A是由氧化硅粉25份-30份、氧化钛粉6份-8份、氧化锌粉18份-20份、氧化铅粉3份-5份、氧化锂粉3份-5份、氧化钇粉1份-2份构成的低熔点玻璃微粉；第二种功能组份B由经盐酸、氢氟酸、苯磺酸钠综合改性的活化硅胶粒40份-45份与提升硅胶软化点的氧化钇粉5份、氧化镧粉5份-8份组成的硅胶聚合物；两种成份的组成关系为：组份A以固体粉末的形态弥散分布在组份B胶体中。

一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物的制造方法，包括以下步骤：

1)生产前准备

①原材料准备：按重量份准备氧化钇粉6份-7份、氧化镧粉5份-8份、200目-400目的硅胶40份-45份、氧化硅粉25份-30份、氧化钛粉6份-8份、氧化锌粉18份-20份、氧化铅粉3份-5份、氧化锂粉3份-5份；

②辅材准备：准备足量去离子水、足量溶质质量分数10％的稀盐酸、足量溶质质量分数10％的氢氟酸水溶液、足量苯磺酸钠、足量氩气；

2)基体的准备

①将阶段1)步骤①准备的硅胶完全浸入阶段1)步骤②准备的稀盐酸中，保持5h-6h，然后取出硅胶，采用阶段1)步骤②准备的完全漂洗至中性后，将酸浸后的硅胶粒与质量为硅胶粒总质量15％-20％的苯磺酸钠混合后再将混合物完全浸入阶段1)步骤②准备的氢氟酸水溶液中，保持2h-3h后再取出反应物，将反应物取出采用去离子水洗涤至PH中性，获得功能混合胶粒；

②以阶段1)步骤①准备的氧化钇粉5份、全部氧化镧，混合并搅拌均匀，获得混合粉末；

③将步骤①获得的功能混合胶粒加热至500℃-600℃，成为熔融流体，然后将步骤②获得的混合粉末添加到熔融流体中，然后搅拌均匀，获得混合熔池；

④将步骤③获得的混合熔池置于阶段1)步骤②准备的氩气保护环境中，在920℃-1000℃的温度、8MPa-10MPa的气压进行聚合反应，时间20min-25min，然后炉冷至320℃-350℃后出炉，获得聚合硅胶粒，该聚合硅胶粒即为所需基体；

3)涂料添加物的制备

①将阶段2)获得的基体加热至熔融状态，获得第二熔池；

②在步骤①获得的第二熔池中加入阶段1)步骤①准备的氧化硅粉、氧化钛粉、氧化锌粉、氧化铅粉、氧化锂粉以及剩余的氧化钇粉，搅拌均匀后获得预制原液；

③待步骤②获得的预制原液自然冷却至室温并完全凝胶后，采用机械方式将获得的凝胶粉碎切割成50目-80目的胶粒，这些胶粒即为所需纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物。

本发明的使用方式为将本添加物直接才细分散体形式分散于水性涂料的树脂乳液中，添加比例为涂料整体重量(不含水的重量)的15％-20％，然后正常涂覆使用即可。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：(1)本发明的核心构思就是采用本技术领域还未应用(这类材料目前仅用于航空航天、电子产品领域)的无机硅胶缩聚物(与氧化镧、氧化钇)，获得软化点在500℃-600℃的无机胶作为基体，正常情况下无机胶的合成都是通过共熔共凝或同时加压加热完成，本发明通过双重酸浸(盐酸与氢氟酸)后再经苯磺酸钠改性使得硅胶体中的氢键活化，在熔融状态下与氧化钇、氧化镧在高温高压下充分聚合，提升了硅胶本身的软化点，同时构建本发明的一个也是核心的阻燃功能组份之一——基体无机胶。(2)本发明的功能组份还有另一个重要支撑，那就是其它氧化物构建的类似于低熔点玻璃微粉混合物，本发明采用氧化物原料相互之间存在互促关系，能交互降低各自熔点，本发明采用的配方不考虑基体硅胶聚合物的情况下熔点在680℃-750℃，且以氧化硅为主体的这些成份在以硅胶聚合物为基体的胶质中，由于化学组成相近还能起到极好的提高可塑性、提高内结合力的作用，使本发明的常温性能更加稳定。(3)本发明虽然应用了多种不同的功能组份，但最难得的是将这些不同功能的组份通过基体的、可包容的硅胶聚合物固化在一起，又由于采用了多种氧化物添加，增强了硅胶聚合物的基础力学性能，同进在使用后增加与墙面的结合力。(4)遇热时，本发明的硅胶膨胀溢出防止火焰深入，阻隔热能快速传播，随着温度升高熔化软化成为流质，起到第一次覆盖阻燃的功效，随着温度再次升高，硅胶失去粘性无法直到良好的覆盖作用时其内含的多种氧化物互促熔化，形成玻璃化晶体固化覆盖在燃点表面，温度再上升形成玻璃流质，这种玻璃流质可耐受不高于1800℃的温度而不丧失粘性(原理参考无机耐高温胶)，因而起到双层覆盖物理阻燃的技术目的，本发明还可以与其它任意阻燃剂共同使用。因此使本发明最终具有完全由无机材料构成、耐酸耐碱耐高温、不燃烧、无毒无公害的特性。

具体实施方式

本发明的阻燃原理为：遇热时，硅胶膨胀溢出防止火焰深入，阻隔热能快速传播；随着温度升高熔化软化成为流质，起到第一次覆盖阻燃的功效；随着温度再次升高，硅胶失去粘性无法直到良好的覆盖作用时其内含的多种氧化物互促熔化，形成玻璃化晶体固化覆盖在燃点表面；温度再上升形成玻璃流质，这种玻璃流质可耐受不高于1800℃的温度而不丧失粘性(原理参考无机耐高温胶)，因而起到双层覆盖物理阻燃的技术目的，本发明还可以与其它任意阻燃剂共同使用。

实施例1：

一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物，该涂料添加物由两种功能组份组成，其中第一种功能组份A是由氧化硅粉30Kg、氧化钛粉8Kg、氧化锌粉20Kg、氧化铅粉5Kg、氧化锂粉5Kg、氧化钇粉2Kg构成的低熔点玻璃微粉；第二种功能组份B由经盐酸、氢氟酸、苯磺酸钠综合改性的活化硅胶粒40Kg与提升硅胶软化点的氧化钇粉5Kg、氧化镧粉8Kg组成的硅胶聚合物；两种成份的组成关系为：组份A以固体粉末的形态弥散分布在组份B胶体中。

上述涂料添加物的制造方法，包括以下步骤：

1)生产前准备

①原材料准备：按重量份准备氧化钇粉7Kg、氧化镧粉8Kg、400目的硅胶40Kg、氧化硅粉30Kg、氧化钛粉8Kg、氧化锌粉20Kg、氧化铅粉5Kg、氧化锂粉5Kg；

②辅材准备：准备足量去离子水、足量溶质质量分数10％的稀盐酸、足量溶质质量分数10％的氢氟酸水溶液、足量苯磺酸钠、足量氩气；

2)基体的准备

①将阶段1)步骤①准备的硅胶完全浸入阶段1)步骤②准备的稀盐酸中，保持6h，然后取出硅胶，采用阶段1)步骤②准备的完全漂洗至中性后，将酸浸后的硅胶粒与质量为硅胶粒总质量20％的苯磺酸钠混合后再将混合物完全浸入阶段1)步骤②准备的氢氟酸水溶液中，保持3h后再取出反应物，将反应物取出采用去离子水洗涤至PH中性，获得功能混合胶粒；

②以阶段1)步骤①准备的氧化钇粉5Kg、全部氧化镧，混合并搅拌均匀，获得混合粉末；

③将步骤①获得的功能混合胶粒加热至600℃，成为熔融流体，然后将步骤②获得的混合粉末添加到熔融流体中，然后搅拌均匀，获得混合熔池；

④将步骤③获得的混合熔池置于阶段1)步骤②准备的氩气保护环境中，在980℃-1000℃的温度、10MPa的气压进行聚合反应，时间25min，然后炉冷至350℃后出炉，获得聚合硅胶粒，该聚合硅胶粒即为所需基体；

3)涂料添加物的制备

①将阶段2)获得的基体加热至熔融状态，获得第二熔池；

②在步骤①获得的第二熔池中加入阶段1)步骤①准备的氧化硅粉、氧化钛粉、氧化锌粉、氧化铅粉、氧化锂粉以及剩余的氧化钇粉，搅拌均匀后获得预制原液；

③待步骤②获得的预制原液自然冷却至室温并完全凝胶后，采用机械方式将获得的凝胶粉碎切割成80目的胶粒，这些胶粒即为所需纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物。

实施例2：

整体与实施例1一致，差异之处在于：

一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物，该涂料添加物由两种功能组份组成，其中第一种功能组份A是由氧化硅粉25Kg、氧化钛粉6Kg、氧化锌粉18Kg、氧化铅粉3Kg、氧化锂粉3Kg、氧化钇粉1Kg构成的低熔点玻璃微粉；第二种功能组份B由经盐酸、氢氟酸、苯磺酸钠综合改性的活化硅胶粒45Kg与提升硅胶软化点的氧化钇粉5Kg、氧化镧粉5Kg组成的硅胶聚合物；两种成份的组成关系为：组份A以固体粉末的形态弥散分布在组份B胶体中。

上述涂料添加物的制造方法，包括以下步骤：

1)生产前准备

①原材料准备：按重量份准备氧化钇粉6Kg、氧化镧粉5Kg、200目的硅胶45Kg、氧化硅粉25Kg、氧化钛粉6Kg、氧化锌粉18Kg、氧化铅粉3Kg、氧化锂粉3Kg；

2)基体的准备

①将阶段1)步骤①准备的硅胶完全浸入阶段1)步骤②准备的稀盐酸中，保持5h，然后取出硅胶，采用阶段1)步骤②准备的完全漂洗至中性后，将酸浸后的硅胶粒与质量为硅胶粒总质量15％-的苯磺酸钠混合后再将混合物完全浸入阶段1)步骤②准备的氢氟酸水溶液中，保持2h后再取出反应物，将反应物取出采用去离子水洗涤至PH中性，获得功能混合胶粒；

③将步骤①获得的功能混合胶粒加热至500℃，成为熔融流体，然后将步骤②获得的混合粉末添加到熔融流体中，然后搅拌均匀，获得混合熔池；

④将步骤③获得的混合熔池置于阶段1)步骤②准备的氩气保护环境中，在920℃-940℃的温度、8MPa的气压进行聚合反应，时间20min，然后炉冷至320℃后出炉，获得聚合硅胶粒，该聚合硅胶粒即为所需基体；

3)涂料添加物的制备

③待步骤②获得的预制原液自然冷却至室温并完全凝胶后，采用机械方式将获得的凝胶粉碎切割成50目的胶粒，这些胶粒即为所需纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物，其特征在于：该涂料添加物由两种功能组份组成，其中第一种功能组份A是由氧化硅粉25份-30份、氧化钛粉6份-8份、氧化锌粉18份-20份、氧化铅粉3份-5份、氧化锂粉3份-5份、氧化钇粉1份-2份构成的低熔点玻璃微粉；第二种功能组份B由经盐酸、氢氟酸、苯磺酸钠综合改性的活化硅胶粒40份-45份与提升硅胶软化点的氧化钇粉5份、氧化镧粉5份-8份组成的硅胶聚合物；两种成份的组成关系为：组份A以固体粉末的形态弥散分布在组份B胶体中。

2.一种纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1)生产前准备

①原材料准备：按重量份准备氧化钇粉6份-7份、氧化镧粉5份-8份、200目-400目的硅胶40份-45份、氧化硅粉25份-30份、氧化钛粉6份-8份、氧化锌粉18份-20份、氧化铅粉3份-5份、氧化锂粉3份-5份；

②辅材准备：准备足量去离子水、足量溶质质量分数10％的稀盐酸、足量溶质质量分数10％的氢氟酸水溶液、足量苯磺酸钠、足量氩气；

2)基体的准备

①将阶段1)步骤①准备的硅胶完全浸入阶段1)步骤②准备的稀盐酸中，保持5h-6h，然后取出硅胶，采用阶段1)步骤②准备的完全漂洗至中性后，将酸浸后的硅胶粒与质量为硅胶粒总质量15％-20％的苯磺酸钠混合后再将混合物完全浸入阶段1)步骤②准备的氢氟酸水溶液中，保持2h-3h后再取出反应物，将反应物取出采用去离子水洗涤至PH中性，获得功能混合胶粒；

②以阶段1)步骤①准备的氧化钇粉5份、全部氧化镧，混合并搅拌均匀，获得混合粉末；

③将步骤①获得的功能混合胶粒加热至500℃-600℃，成为熔融流体，然后将步骤②获得的混合粉末添加到熔融流体中，然后搅拌均匀，获得混合熔池；

④将步骤③获得的混合熔池置于阶段1)步骤②准备的氩气保护环境中，在920℃-1000℃的温度、8MPa-10MPa的气压进行聚合反应，时间20min-25min，然后炉冷至320℃-350℃后出炉，获得聚合硅胶粒，该聚合硅胶粒即为所需基体；

3)涂料添加物的制备

①将阶段2)获得的基体加热至熔融状态，获得第二熔池；

②在步骤①获得的第二熔池中加入阶段1)步骤①准备的氧化硅粉、氧化钛粉、氧化锌粉、氧化铅粉、氧化锂粉以及剩余的氧化钇粉，搅拌均匀后获得预制原液；

③待步骤②获得的预制原液自然冷却至室温并完全凝胶后，采用机械方式将获得的凝胶粉碎切割成50目-80目的胶粒，这些胶粒即为所需纯无机覆盖阻燃防火耐高温涂料添加物。