CN112210261A - 一种水性防火涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料加工技术领域，具体涉及一种水性防火涂料，包括如下对应重量份的物质：25～30份醋丙乳液、6～10份有机硅树脂、4～7份氧化铝纤维、2～4份增稠剂、0.5～1份消泡剂、1～3份硅烷偶联剂、3～5份聚磷酸铵、2～5份三聚磷酸钾、1～4份多聚甲醛、7～10份复配改性填料、80～85份去离子水。本发明涂料具有很强的耐温防火能力，且其整体的力学强度高、使用稳定性好。此外，本发明涂料的制备方法简单，易于商业化推广应用。

Description

一种水性防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料加工技术领域。更具体地，涉及一种水性防火涂料及其制备方法。

背景技术

随着人们对建筑的外观和功能的不断提高，钢结构由于强度高、韧性好、自重轻、抗振震性和抗冲击性好，且易于制造和使用等特点，已经广泛应于现代建筑业。钢结构主要是金属材料，导热性能好，因此存在着耐火性差、易腐蚀的缺点。温度超过250℃时，材质发生较大变化，强度逐步降低。温度达500℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载，导致建筑物的坍塌而造成人员伤亡和经济损失。因此，钢结构的防火防腐具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有混凝土防水能力不佳，提供一种水性防火涂料及其制备方法。

本发明的目的是提供一种水性防火涂料，本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种水性防火涂料，包括如下对应重量份的物质：25～30份醋丙乳液、6～10份有机硅树脂、4～7份氧化铝纤维、2～4份增稠剂、0.5～1份消泡剂、1～3份硅烷偶联剂、3～5份聚磷酸铵、2～5份三聚磷酸钾、1～4份多聚甲醛、7～10份复配改性填料、80～85份去离子水。

优选的，包括如下对应重量份的物质：28份醋丙乳液、8份有机硅树脂、6份氧化铝纤维、3份增稠剂、0.8份消泡剂、2份硅烷偶联剂、4份聚磷酸铵、4份三聚磷酸钾、3份多聚甲醛、8份复配改性填料、83份去离子水。

进一步的，所述增稠剂为微晶纤维素。

进一步的，所述消泡剂为矿物油。

进一步的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。

进一步的，所述复配改性填料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅藻土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，1.5～2h后取出；

2)将硅藻土放入到辐照箱内进行辐照处理，25～35min后取出；

3)将硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合，搅拌均匀后放入到反应釜内，反应3～5h后进行真空抽滤，随后经去离子水冲洗一遍后，最后干燥处理4～6h即可。

进一步的，步骤1)中所述煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为880～920℃。

进一步的，步骤2)中所述辐照处理为微波辐照处理，期间控制辐照箱内的输出功率为1200～1400W，辐照箱内控制为无氧环境。

进一步的，步骤3)中所述硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合时对应的重量比为3～3.5:1～1.5:0.2～0.3:0.5～1：2～3；所述反应时控制反应釜内的温度为140～145℃；所述干燥处理时控制干燥的温度为80～85℃。

一种水性防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将醋丙乳液、有机硅树脂、增稠剂、硅烷偶联剂、三聚磷酸钾、多聚甲醛、去离子水共同混合，搅拌均匀后备用；

(2)将氧化铝纤维、消泡剂、聚磷酸铵、复配改性填料共同混合加入，以频率为700～800kHz的超声波处理2～3h后即可。

本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种水性防火涂料，其是以醋丙乳液、有机硅树脂为基体成分，又复配了氧化铝纤维、聚磷酸铵、三聚磷酸钾、多聚甲醛等成分制成，其中氧化铝纤维的添加能够有效的提升涂料膜层的致密度和各处组织间的连接强度，为了进一步提升涂料的使用性能，又制备添加了一种复配改性填料成分，此复配改性填料是一种由硅藻土为主体成分加工改性而成，在制备时先对硅藻土进行煅烧处理，利用高温煅烧有效的提升了其比表面积和吸附能力，随后进行的辐照处理能够明显提升其表面活性及活性基团种类、数量，随后将其与二水乙酸锌、氢氧化钠溶液等物质共混反应，在二水乙酸锌和氢氧化钠溶液等的作用下，硅藻土的表面上沉积了大量的纳米级氧化锌晶粒，与此同时纳米二氧化钛也一同插层规定于硅藻土内，因纳米级氧化锌晶粒的原位生长，能够明显提升纳米二氧化钛的插层固定效果，上述两种纳米颗粒后续能够作为锚点促进改性硅藻土与树脂等主体成膜物质进一步结合，从而提高了其填充效果及结合强力，此外，因上述两种纳米级颗粒的添加，能够显著增强硅藻土的耐温阻燃性，进而能够改善涂料的防火能力；最终在各成分的共同作用下，本发明涂料具有很强的耐温防火能力，且其整体的力学强度高、使用稳定性好，极具市场竞争力。此外，本发明涂料的制备方法简单，易于商业化推广应用。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

一种水性防火涂料，包括如下对应重量份的物质：25份醋丙乳液、6份有机硅树脂、4份氧化铝纤维、2份增稠剂、0.5份消泡剂、1份硅烷偶联剂、3份聚磷酸铵、2份三聚磷酸钾、1份多聚甲醛、7份复配改性填料、80份去离子水。

所述增稠剂为微晶纤维素；所述消泡剂为矿物油；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。

所述复配改性填料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅藻土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，1.5h后取出；

2)将硅藻土放入到辐照箱内进行辐照处理，25min后取出；

3)将硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合，搅拌均匀后放入到反应釜内，反应3h后进行真空抽滤，随后经去离子水冲洗一遍后，最后干燥处理4h即可。

步骤1)中所述煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为880℃。

步骤2)中所述辐照处理为微波辐照处理，期间控制辐照箱内的输出功率为1200W，辐照箱内控制为无氧环境。

步骤3)中所述硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合时对应的重量比为3:1：0.2:0.5：2；所述反应时控制反应釜内的温度为140℃；所述干燥处理时控制干燥的温度为80℃。

一种水性防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将醋丙乳液、有机硅树脂、增稠剂、硅烷偶联剂、三聚磷酸钾、多聚甲醛、去离子水共同混合，搅拌均匀后备用；

(2)将氧化铝纤维、消泡剂、聚磷酸铵、复配改性填料共同混合加入，以频率为700kHz的超声波处理2h后即可。

实施例2

一种水性防火涂料，包括如下对应重量份的物质：28份醋丙乳液、8份有机硅树脂、6份氧化铝纤维、3份增稠剂、0.8份消泡剂、2份硅烷偶联剂、4份聚磷酸铵、4份三聚磷酸钾、3份多聚甲醛、8份复配改性填料、83份去离子水。

所述增稠剂为微晶纤维素；所述消泡剂为矿物油；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh570。

所述复配改性填料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅藻土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，1.8h后取出；

2)将硅藻土放入到辐照箱内进行辐照处理，30min后取出；

3)将硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合，搅拌均匀后放入到反应釜内，反应4h后进行真空抽滤，随后经去离子水冲洗一遍后，最后干燥处理5h即可。

步骤1)中所述煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为900℃。

步骤2)中所述辐照处理为微波辐照处理，期间控制辐照箱内的输出功率为1300W，辐照箱内控制为无氧环境。

步骤3)中所述硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合时对应的重量比为3.2:1.3:0.26:0.8：2.5；所述反应时控制反应釜内的温度为143℃；所述干燥处理时控制干燥的温度为82℃。

一种水性防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将醋丙乳液、有机硅树脂、增稠剂、硅烷偶联剂、三聚磷酸钾、多聚甲醛、去离子水共同混合，搅拌均匀后备用；

(2)将氧化铝纤维、消泡剂、聚磷酸铵、复配改性填料共同混合加入，以频率为770kHz的超声波处理2.6h后即可。

实施例3

一种水性防火涂料，包括如下对应重量份的物质：30份醋丙乳液、10份有机硅树脂、7份氧化铝纤维、4份增稠剂、1份消泡剂、3份硅烷偶联剂、5份聚磷酸铵、5份三聚磷酸钾、4份多聚甲醛、10份复配改性填料、85份去离子水。

所述增稠剂为微晶纤维素；所述消泡剂为矿物油；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh570。

所述复配改性填料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅藻土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，2h后取出；

2)将硅藻土放入到辐照箱内进行辐照处理，35min后取出；

3)将硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合，搅拌均匀后放入到反应釜内，反应5h后进行真空抽滤，随后经去离子水冲洗一遍后，最后干燥处理6h即可。

步骤1)中所述煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为920℃。

步骤2)中所述辐照处理为微波辐照处理，期间控制辐照箱内的输出功率为1400W，辐照箱内控制为无氧环境。

步骤3)中所述硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合时对应的重量比为3.5:1.5:0.3:1：3；所述反应时控制反应釜内的温度为140℃；所述干燥处理时控制干燥的温度为80℃。

一种水性防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将醋丙乳液、有机硅树脂、增稠剂、硅烷偶联剂、三聚磷酸钾、多聚甲醛、去离子水共同混合，搅拌均匀后备用；

(2)将氧化铝纤维、消泡剂、聚磷酸铵、复配改性填料共同混合加入，以频率为800kHz的超声波处理3h后即可。

对比实施例1

本对比实施例1与实施例3相比，区别仅在于，在复配改性填料的制备中，省去了其中步骤2)的微波辐照处理操作，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例2

本对比实施例2与实施例3相比，区别仅在于，在复配改性填料的制备中，省去了其中步骤3)中的纳米二氧化钛成分，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例3

本对比实施例3与实施例3相比，区别仅在于，用等质量份的未经任何表面处理的市售硅藻土取代复配改性填料成分，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例4

本对比实施例4与实施例3相比，区别仅在于，省去了复配改性填料成分的使用，除此外的方法步骤均相同。

为了对比本发明效果，采用专利CN201010197742.X中公开的防火涂料作为对照例。将上述实施例3、对比实施例1～4制备的防火涂料按照国家标准GB/T 14907-2002《钢结构防火涂料》的要求进行涂覆、制样，并进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：

表1

由上表1可以看出，本发明防火涂料无论在防火、阻燃、强度等性能上均有着显著的提升，综合品质明显改善，极具推广应用价值和市场竞争力。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性防火涂料，其特征在于，包括如下对应重量份的物质：25～30份醋丙乳液、6～10份有机硅树脂、4～7份氧化铝纤维、2～4份增稠剂、0.5～1份消泡剂、1～3份硅烷偶联剂、3～5份聚磷酸铵、2～5份三聚磷酸钾、1～4份多聚甲醛、7～10份复配改性填料、80～85份去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种水性防火涂料，其特征在于，包括如下对应重量份的物质：28份醋丙乳液、8份有机硅树脂、6份氧化铝纤维、3份增稠剂、0.8份消泡剂、2份硅烷偶联剂、4份聚磷酸铵、4份三聚磷酸钾、3份多聚甲醛、8份复配改性填料、83份去离子水。

3.根据权利要求1或2所述的一种水性防火涂料，其特征在于，所述增稠剂为微晶纤维素。

4.根据权利要求1或2所述的一种水性防火涂料，其特征在于，所述消泡剂为矿物油。

5.根据权利要求1或2所述的一种水性防火涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。

6.根据权利要求1或2所述的一种水性防火涂料，其特征在于，所述复配改性填料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅藻土放入到煅烧炉内进行煅烧处理，1.5～2h后取出；

2)将硅藻土放入到辐照箱内进行辐照处理，25～35min后取出；

3)将硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合，搅拌均匀后放入到反应釜内，反应3～5h后进行真空抽滤，随后经去离子水冲洗一遍后，最后干燥处理4～6h即可。

7.根据权利要求6所述的一种水性防火涂料，其特征在于，步骤1)中所述煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为880～920℃。

8.根据权利要求6所述的一种水性防火涂料，其特征在于，步骤2)中所述辐照处理为微波辐照处理，期间控制辐照箱内的输出功率为1200～1400W，辐照箱内控制为无氧环境。

9.根据权利要求6所述的一种水性防火涂料，其特征在于，步骤3)中所述硅藻土、二水乙酸锌、氢氧化钠溶液、纳米二氧化钛、十六烷基三甲基溴化铵共同混合时对应的重量比为3～3.5:1～1.5:0.2～0.3:0.5～1：2～3；所述反应时控制反应釜内的温度为140～145℃；所述干燥处理时控制干燥的温度为80～85℃。

10.一种水性防火涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先将醋丙乳液、有机硅树脂、增稠剂、硅烷偶联剂、三聚磷酸钾、多聚甲醛、去离子水共同混合，搅拌均匀后备用；

(2)将氧化铝纤维、消泡剂、聚磷酸铵、复配改性填料共同混合加入，以频率为700～800kHz的超声波处理2～3h后即可。