CN113122077A - 一种吸音防火涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸音防火涂料及其制备方法。该吸音防火涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液15～30份，改性纳米二氧化钛3～5份，氧化石墨烯改性硅藻土2～4份，聚氨酯缔合型增稠剂1～2份，苯基三甲氧基硅烷5～6份，碳酸盐6～7份，二氧化硅气凝胶1～3份，季戊四醇6～7份，湿润分散剂0.1～0.3份，去离子水10～15份。本发明的吸音防火涂料是一种具有良好的吸音效果以及防火性能涂料，而且具有涂膜寿命长、粘附性强、漆面强度大、耐水性和耐划痕性好的特点。

Description

一种吸音防火涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别涉及一种吸音防火涂料及其制备方法。
背景技术
目前，吸音防火涂料一般是指以纤维吸音材料为主，为建筑基材增加有效的吸声防火性能。吸音防火涂料以施工便捷，造价实惠和可塑性色彩的优势，广泛的应用在了各类工业生活场所。吸音防火涂料为环保产品，对人体和环境无毒害，能够喷附在混凝土、钢结构、复合板、玻璃幕墙、机械、汽车船舶等。
虽然现有的以含纤维为主的吸音防火涂料在建筑业及其他相关行业有广泛的应用，但纤维材料的吸声效果不佳、且纤维状添加物涂层易脱落，防火时间短等缺陷，限制了其应用。虽然近年来市场上有关于添加硅藻土的吸音涂料，但由于硅藻土的相容性不佳，容易破碎，导致其微孔结构破坏，一定程度上也限制了其应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种新型的吸音防火涂料及其制备方法。本发明的吸音防火涂料是一种具有良好的吸音效果以及防火性能涂料，而且具有涂膜寿命长、粘附性强、漆面强度大、耐水性和耐划痕性好的特点。
本发明提供了一种吸音防火涂料，其原料按重量份包括：聚合物乳液15～30份，改性纳米二氧化钛3～5份，氧化石墨烯改性硅藻土2～4份，聚氨酯缔合型增稠剂1～2份，苯基三甲氧基硅烷5～6份，碳酸盐6～7份，二氧化硅气凝胶1～3份，季戊四醇6～7份，湿润分散剂0.1～0.3份，去离子水10～15份。
优选的，所述的吸音防火涂料的原料按重量份由下述组分组成：聚合物乳液15～30份，改性纳米二氧化钛3～5份，氧化石墨烯改性硅藻土2～4份，聚氨酯缔合型增稠剂1～2份，苯基三甲氧基硅烷5～6份，碳酸盐6～7份，二氧化硅气凝胶1～3份，季戊四醇6～7份，湿润分散剂0.1～0.3份，去离子水10～15份。
其中，所述的聚合物乳液较佳的为苯丙乳液。
其中，所述的改性纳米二氧化钛为硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛，所述的硅烷偶联剂较佳的为KH560或KH570。
其中，所述的氧化石墨烯改性硅藻土较佳的通过下述方法制得：
(1)将氧化石墨烯分散于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，加入SOCl2，混合均匀得混合液A；
(2)将氨水与乙二醇滴加到上述混合液A中，搅拌混合均匀，得混合液B；
(3)将硅藻土与所述混合液B混合，调节pH值为9～10，加热反应，离心分离，洗涤干燥即得氧化石墨烯改性硅藻土。
其中，所述的氧化石墨烯可为本领域常规使用的氧化石墨烯，一般是指石墨(Graphite)经过HUMMMERS法氧化之后得到的氧化石墨，再用超声波分散，使得氧化石墨片层剥离即得。
本发明使用氧化石墨烯改性的硅藻土，不仅提高了硅藻土的分散性，与改性纳米二氧化钛、聚合物乳液、二氧化硅气凝胶的相容性更好，而且改性后强度进一步提高，微孔结构更加稳定，有利于提升材料的吸附性能，并且吸附性能更长久。
本发明中，苯基三甲氧基硅烷发生水解反应生成硅羟基后，再与二氧化硅气凝胶结合在一起，发生溶胶凝胶反应，组分最终相互链接和缠绕生成立体的网络结构，可以有效提高涂膜的韧性和力学强度；而且空间网络结构将改性硅藻土包覆后，进一步提升了改性硅藻土的机械强度，使得吸附稳定性更加优异。另外，由于涂膜中含有硅元素，燃烧时起到固相阻燃的作用，使得涂料有一定的阻燃效果。
其中，所述的碳酸盐较佳的为碳酸钙、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
其中，所述的湿润分散剂较佳的为分散剂SN-5040。
其中，较佳的，所述的二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)。
其中，所述的聚氨酯缔合型增稠剂可为本领域常规的增稠剂类型。
本发明还提供了上述吸音防火涂料的制备方法，其包括下述步骤：
在搅拌器中加入二氧化硅气凝胶、去离子水，调解pH值为4～5，加入苯基三甲氧基硅烷，搅拌反应；再加入聚合物乳液、改性纳米二氧化钛、氧化石墨烯改性硅藻土，50～60℃搅拌反应；再加入聚氨酯缔合型增稠剂、碳酸盐、季戊四醇、湿润分散剂，搅拌均匀即可。
本发明取得的积极进步效果：本发明的吸音防火涂料具有良好的吸音效果以及防火性能，而且具有涂膜寿命长、粘附性强、漆面强度大、耐水性的特点。
具体实施方式
下面结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
氧化石墨烯改性硅藻土通过下述方法制得：
(1)将氧化石墨烯分散于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，加入SOCl2，混合均匀得混合液A；
(2)将氨水与乙二醇滴加到上述混合液A中，搅拌混合均匀，得混合液B；
(3)将硅藻土与所述混合液B混合，调节pH值为10，60℃加热反应1h，离心分离，洗涤干燥即得氧化石墨烯改性硅藻土。
氧化石墨烯通过下述方法制得：石墨(Graphite)经过HUMMMERS法氧化之后得到的氧化石墨，再用超声波分散，使得氧化石墨片层剥离即得。
实施例1
原料配方如下表所示：
序号 材料名称 重量份数
1 聚合物乳液 20
2 改性纳米二氧化钛 4
3 氧化石墨烯改性硅藻土 2
4 聚氨酯缔合型增稠剂 1
5 苯基三甲氧基硅烷 5
6 碳酸钠 6
7 二氧化硅气凝胶 1
8 季戊四醇 6
9 湿润分散剂 0.1
10 去离子水 12
其中，聚合物乳液为苯丙乳液；改性纳米二氧化钛为KH560改性纳米二氧化钛；二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)；湿润分散剂为分散剂SN-5040。
制备方法：在搅拌器中加入二氧化硅气凝胶、去离子水，调解pH值为4～5，加入苯基三甲氧基硅烷，搅拌反应；再加入聚合物乳液、改性纳米二氧化钛、氧化石墨烯改性硅藻土，50～60℃搅拌反应；再加入聚氨酯缔合型增稠剂、碳酸盐、季戊四醇、湿润分散剂，搅拌均匀即可。
本实施例得到的涂料的性能如下表所示：
Figure BSA0000241125080000041
Figure BSA0000241125080000051
吸音系数按照GBJ47-83测试，测试结果为0.69，12个月后吸音系数基本不变。耐火极限为7.3h。
实施例2
原料配方如下表所示：
序号 材料名称 重量份数
1 聚合物乳液 30
2 改性纳米二氧化钛 5
3 氧化石墨烯改性硅藻土 4
4 聚氨酯缔合型增稠剂 2
5 苯基三甲氧基硅烷 5
6 碳酸钙 7
7 二氧化硅气凝胶 3
8 季戊四醇 6
9 湿润分散剂 0.3
10 去离子水 15
其中，聚合物乳液为苯丙乳液；改性纳米二氧化钛为KH570改性纳米二氧化钛；二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)；湿润分散剂为分散剂SN-5040。
制备方法：在搅拌器中加入二氧化硅气凝胶、去离子水，调解pH值为4～5，加入苯基三甲氧基硅烷，搅拌反应；再加入聚合物乳液、改性纳米二氧化钛、氧化石墨烯改性硅藻土，50～60℃搅拌反应；再加入聚氨酯缔合型增稠剂、碳酸盐、季戊四醇、湿润分散剂，搅拌均匀即可。
本实施例得到的涂料的性能如下表所示：
Figure BSA0000241125080000061
吸音系数按照GBJ47-83测试，测试结果为0.71，12个月后吸音系数基本不变。耐火极限为7.5h。
显然，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的产品、方法及其核心思想。应当指出，对于所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种吸音防火涂料，其原料按重量份包括：聚合物乳液15～30份，改性纳米二氧化钛3～5份，氧化石墨烯改性硅藻土2～4份，聚氨酯缔合型增稠剂1～2份，苯基三甲氧基硅烷5～6份，碳酸盐6～7份，二氧化硅气凝胶1～3份，季戊四醇6～7份，湿润分散剂0.1～0.3份，去离子水10～15份。
2.如权利要求1所述的吸音防火涂料，其特征在于，所述的吸音防火涂料的原料按重量份由下述组分组成：聚合物乳液15～30份，改性纳米二氧化钛3～5份，氧化石墨烯改性硅藻土2～4份，聚氨酯缔合型增稠剂1～2份，苯基三甲氧基硅烷5～6份，碳酸盐6～7份，二氧化硅气凝胶1～3份，季戊四醇6～7份，湿润分散剂0.1～0.3份，去离子水10～15份。
3.如权利要求1所述的吸音防火涂料，其特征在于，所述的聚合物乳液为苯丙乳液。
4.如权利要求1所述的吸音防火涂料，其特征在于，所述的改性纳米二氧化钛为硅烷偶联剂改性纳米二氧化钛，所述的硅烷偶联剂较佳的为KH560或KH570。
5.如权利要求1所述的吸音防火涂料，其特征在于，所述的氧化石墨烯改性硅藻土通过下述方法制得：
(1)将氧化石墨烯分散于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，加入SOCl2，混合均匀得混合液A；
(2)将氨水与乙二醇滴加到上述混合液A中，搅拌混合均匀，得混合液B；
(3)将硅藻土与所述混合液B混合，调节pH值为9～10，加热反应，离心分离，洗涤干燥即得氧化石墨烯改性硅藻土。
6.如权利要求1所述的吸音防火涂料，其特征在于，所述的碳酸盐为碳酸钙、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的吸音防火涂料，其特征在于，所述的湿润分散剂为分散剂SN-5040。
8.如权利要求1所述的吸音防火涂料，其特征在于，所述的二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)。
9.一种如权利要求1～8中任一项所述的吸音防火涂料的制备方法，其包括下述步骤：在搅拌器中加入二氧化硅气凝胶、去离子水，调解pH值为4～5，加入苯基三甲氧基硅烷，搅拌反应；再加入聚合物乳液、改性纳米二氧化钛、氧化石墨烯改性硅藻土，50～60℃搅拌反应；再加入聚氨酯缔合型增稠剂、碳酸盐、季戊四醇、湿润分散剂，搅拌均匀即可。
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