CN113185904A - 一种具有防火功能的负离子水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有防火功能的负离子水性涂料，包括按重量份数计的如下成分：水性聚脲树脂35‑38份、水性氟碳树脂12‑18份、水性氯醋树脂8‑10份、功能性材料18‑22份、阻燃剂5‑8份、助剂8‑10份、水50‑60份；其中功能性材料采用水性有机材料包覆纳米稀土铝酸盐、纳米负离子粉和纳米二氧化钛处理得到，可提高功能性材料在体系中的稳定性和分散性，以及涂层的发光性能和负离子性能。本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，用于隧道可使隧道内可持续照明，节约设计照明运营成本，且水性涂料中含有纳米负离子成分和纳米二氧化钛，可有效净化隧道内的空气，使涂层具有抗菌防霉的特性，并降低排风系统运行成本。本发明还提供一种隧道用多功能水性涂料的制备方法。

Description

一种具有防火功能的负离子水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种具有防火功能的负离子水性涂料及其制备方法。

背景技术

随着我国交通公路建设迅猛发展，公路隧道建设方兴未艾，大量的隧道建设在给人们交通出行带来便捷的同时，运营阶段也暴露出不少管理问题。首先，由于隧道暗环境中需要不间断24小时照明，运营管理中照明耗电量大，成本高，致使很多单位无力承担隧道的运营养护费用，在我国很多地方公路隧道实际运营管理中往往不完全开启设计照明灯具，造成公路隧道行车运营的路面照明亮度不足，给安全行车带来困难；其次，隧道的进口段和出口段由于光线强度的变化，容易出现“黑洞”和“白洞”的现象，给司驾人员安全行驶造成隐患；三是随着隧道里程的增加，隧道内的尾气含量增加，需要通过排风系统将隧道内的空气进行置换，排风系统运行成本高，且排气效果不好。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的技术解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有防火功能的负离子水性涂料，隧道内可持续照明，节约设计照明运营成本，且水性涂料中含有纳米负离子成分和纳米二氧化钛，可有效净化隧道内的空气，使涂层具有抗菌防霉的特性，并降低排风系统运行成本。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种具有防火功能的负离子水性涂料，包括按重量份数计的如下成分：

水性聚脲树脂35-38份、水性氟碳树脂12-18份、水性氯醋树脂8-10份、功能性材料18-22份、阻燃剂5-8份、助剂8-10份、水50-60份；

其中功能性材料为水性有机包覆型材料，包括按重量百分比计的如下成分：

纳米稀土铝酸盐20份、纳米负离子粉10份、纳米二氧化钛5份、甲基丙烯酸三氟乙酯1份、偏氯乙烯1份、醋酸乙烯1份、甲基丙烯酸乙酯6份、丙烯酸丁酯6份、甲基丙烯酸异冰片酯2份、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷1份、烯丙基磺酸钠1份、丙二醇甲醚25份、异丙醇30份、偶氮二异丁酸二甲酯2份，所述纳米负离子粉为纳米硅酸盐。

进一步地，所述功能性材料的制备方法包括如下步骤：

将超声波反应器各连接管路处于密封状态，抽真空，通氮气；

然后向超声波反应器中加入配方量80％的溶剂，启动超声搅拌装置，将纳米稀土铝酸盐、纳米负离子粉、纳米二氧化钛缓慢加入溶剂中，超声搅拌30min；

将单体材料甲基丙烯酸三氟乙酯、偏氯乙烯、醋酸乙烯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基磺酸钠用高速分散机搅拌均匀；引发剂偶氮二异丁酸二甲酯用配方量20％的溶剂溶解待用；

将反应釜内温度升高至80℃，同时滴加单体和80％的引发剂溶液，3-4h滴完；

保温1h后滴加10％的引发剂溶液，再保温1h滴加剩余10％的引发剂溶液；

保温3h，冷却，过滤，得到功能性材料。

进一步地，所述纳米稀土铝酸盐的粒径为40-80nm。

进一步地，所述纳米负离子粉的粒径为20-100nm。

进一步地，所述阻燃剂为硅藻土、滑石粉、高岭土、或云母粉中的一种或多种。

本发明还提供一种具有防火功能的负离子水性涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，将水性聚脲树脂、水性氟碳树脂、水性氯醋树脂和一定量的水混合，搅拌均匀；

步骤S2，加入功能材料、阻燃剂、助剂和余量的水，搅拌均匀，制备得到隧道用多功能水性涂料。

本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料及其制备方法，有益效果在于：

一、本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料及其制备方法，采用水性聚脲树脂作为主体树脂，与水性氟碳树脂和水性氯醋树脂配合，提高水性涂料的耐候性、防水性等性能；功能性采用为水性有机包覆性材料，采用有机材料对纳米稀土铝酸盐、纳米负离子粉、纳米二氧化钛进行包膜处理制备得到，可提高功能性材料在体系中的稳定性和分散性，从而提高水性涂料的发光性能和负离子性能。本发明提供的有防火和负离子功能的水性涂料，发光性能好，可延长余晖时间，使隧道内可持续照明，节约设计照明运营成本；可提高负离子释放量，改善隧道内的空气环境，并能提高涂层的抗菌防霉性能。

二、本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，应用于隧道的进出口段，在阳光照射下发光，使隧道进出口段的光线与外部光线相适应，提高了光环境的舒适感，减少隧道洞口内外亮度差，消除隧道内黑洞和白洞现象，提高隧道内的行车安全。

三、本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，含有水性氟碳树脂，使体系具有自清洁功能，涂层表面不易落灰，从而可保持蓄能发光材料的可持续使用性。本发明的水性蓄能发光涂料，水滴接触角大于150°，使其具有超疏水自清洁功能。

四、本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，具有防火的效果；在隧道施工过程中，作为面涂使用，当在隧道内壁喷涂一层10-12mm的防火涂料，然后在防火涂料表面喷涂一层0.2-0.36mm的面层，其耐火时间可达150-180min。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应该被视为在本文中具体公开。

一种具有防火功能的负离子水性涂料，包括按重量份数计的如下成分：

水性聚脲树脂35-38份、水性氟碳树脂12-18份、水性氯醋树脂8-10份、功能性材料18-22份、阻燃剂5-8份、助剂8-10份、水50-60份；

其中功能性材料为水性有机包覆型材料，包括按重量百分比计的如下成分：

纳米稀土铝酸盐20份、纳米负离子粉10份、纳米二氧化钛5份、甲基丙烯酸三氟乙酯1份、偏氯乙烯1份、醋酸乙烯1份、甲基丙烯酸乙酯6份、丙烯酸丁酯6份、甲基丙烯酸异冰片酯2份、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷1份、烯丙基磺酸钠1份、丙二醇甲醚25份、异丙醇30份、偶氮二异丁酸二甲酯2份，所述纳米负离子粉为纳米硅酸盐。

具体的，所述功能性材料的制备方法包括如下步骤：

将超声波反应器各连接管路处于密封状态，抽真空，通氮气；

然后向超声波反应器中加入配方量80％的溶剂，启动超声搅拌装置，将纳米稀土铝酸盐、纳米负离子粉、纳米二氧化钛缓慢加入溶剂中，超声搅拌30min；

将单体材料甲基丙烯酸三氟乙酯、偏氯乙烯、醋酸乙烯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基磺酸钠用高速分散机搅拌均匀；引发剂偶氮二异丁酸二甲酯用配方量20％的溶剂溶解待用；

将反应釜内温度升高至80℃，同时滴加单体和80％的引发剂溶液，3-4h滴完；

保温1h后滴加10％的引发剂溶液，再保温1h滴加剩余10％的引发剂溶液；

保温3h，冷却，过滤，得到功能性材料。

本发明中，所述纳米稀土铝酸盐的粒径为40-80nm；述纳米负离子粉的粒径为20-100nm。

阻燃剂为硅藻土、滑石粉、高岭土中的一种或多种；

助剂包含分散剂、流平剂、固化剂，其中分散剂选自毕克化学公司的BKY-163；流平剂选自毕克化学公司的BKY-052；固化剂选自拜耳公司的固化剂3390。

本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，其制备方法如下：

步骤S1，将水性聚脲树脂、水性氟碳树脂、水性氯醋树脂和一定量的水混合，搅拌均匀；

步骤S2，加入功能性材料、阻燃剂、助剂和余量的水，搅拌均匀，制备得到隧道用多功能水性涂料。

以下通过具体的实施方式对本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料进行详细阐述。

实施例1

一种具有防火功能的负离子水性涂料，包括按重量份数计的如下成分：

水性聚脲树脂35份、水性氟碳树脂12份、水性氯醋树脂8份、功能性材料18份、阻燃剂5份、助剂8份、水50份；

其中功能性材料为水性有机包覆型材料，包括按重量百分比计的如下成分：

纳米稀土铝酸盐20份、纳米负离子粉10份、纳米二氧化钛5份、甲基丙烯酸三氟乙酯1份、偏氯乙烯1份、醋酸乙烯1份、甲基丙烯酸乙酯6份、丙烯酸丁酯6份、甲基丙烯酸异冰片酯2份、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷1份、烯丙基磺酸钠1份、丙二醇甲醚25份、异丙醇30份、偶氮二异丁酸二甲酯2份。

实施例2

一种具有防火功能的负离子水性涂料，包括按重量份数计的如下成分：

水性聚脲树脂38份、水性氟碳树脂18份、水性氯醋树脂10份、功能性材料22份、阻燃剂8份、助剂10份、水60份；

其中功能性材料为水性有机包覆型发光材料，包括按重量百分比计的如下成分：

纳米稀土铝酸盐20份、纳米负离子粉10份、纳米二氧化钛5份、甲基丙烯酸三氟乙酯1份、偏氯乙烯1份、醋酸乙烯1份、甲基丙烯酸乙酯6份、丙烯酸丁酯6份、甲基丙烯酸异冰片酯2份、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷1份、烯丙基磺酸钠1份、丙二醇甲醚25份、异丙醇30份、偶氮二异丁酸二甲酯2份。

实施例3

一种具有防火功能的负离子水性涂料，包括按重量份数计的如下成分：

水性聚脲树脂37份、水性氟碳树脂15份、水性氯醋树脂10份、功能性材料20份、阻燃剂6份、助剂9份、水55份；

其中功能性材料为水性有机包覆型发光材料，包括按重量百分比计的如下成分：

纳米稀土铝酸盐20份、纳米负离子粉10份、纳米二氧化钛5份、甲基丙烯酸三氟乙酯1份、偏氯乙烯1份、醋酸乙烯1份、甲基丙烯酸乙酯6份、丙烯酸丁酯6份、甲基丙烯酸异冰片酯2份、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷1份、烯丙基磺酸钠1份、丙二醇甲醚25份、异丙醇30份、偶氮二异丁酸二甲酯2份

本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，应用于隧道，使用方法如下：

(1)将隧道衬体结构表面整平；

(2)在衬体结构上全覆盖喷涂硅烷偶联剂作基底，平均厚度为30μm；

(3)在基底上分多次喷涂厚度为12mm的106-2型非膨胀水性防火涂料，形成基层，其喷涂工艺为：将防火涂料和水按1:(0.7-0.75)比例混合，用搅拌机搅拌成稠浆状；用喷涂机从隧道的腰部向顶部进行喷涂，第一喷涂层厚度为3-4mm，待第一喷涂层干透后进行第二遍喷涂，形成第二喷涂层；如此循环直至喷涂层厚度达12mm；

(4)在基层上喷涂厚度为0.2-0.36mm的面层，面层材料采用本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料。

将实施例1-3的具有防火功能的负离子水性涂料进行性能测试，测试结果如下：

一、本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料及其制备方法，采用水性聚脲树脂作为主体树脂，与水性氟碳树脂和水性环氧树脂配合，提高水性涂料的耐候性、防水性等性能；功能性采用为水性有机包覆性材料，采用有机材料对纳米稀土铝酸盐、纳米负离子粉、纳米二氧化钛进行包膜处理制备得到，可提高功能性材料在体系中的稳定性和分散性，从而提高水性涂料的发光性能和负离子性能。本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，发光性能好，可延长余晖时间，使隧道内可持续照明，节约设计照明运营成本；可提高负离子释放量，改善隧道内的空气环境，并能提高涂层的抗菌防霉性能。

二、本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，应用于隧道的进出口段，在阳光照射下发光，使隧道进出口段的光线与外部光线相适应，提高了光环境的舒适感，减少隧道洞口内外亮度差，消除隧道内黑洞和白洞现象，提高隧道内的行车安全。

三、本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，含有水性氟碳树脂，使体系具有自清洁功能，涂层表面不易落灰，从而可保持蓄能发光材料的可持续使用性。本发明的水性蓄能发光涂料，水滴接触角大于150°，使其具有超疏水自清洁功能。

四、本发明提供的具有防火功能的负离子水性涂料，具有防火的效果；在隧道施工过程中，作为面涂使用，当在隧道内壁喷涂一层10-12mm的防火涂料，然后在防火涂料表面喷涂一层0.2-0.36mm的面层，其耐火时间可达150-180min。

以上对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有防火功能的负离子水性涂料，其特征在于，包括按重量份数计的如下成分：

水性聚脲树脂35-38份、水性氟碳树脂12-18份、水性氯醋树脂8-10份、功能性材料18-22份、阻燃剂5-8份、助剂8-10份、水50-60份；

其中功能性材料为水性有机包覆型材料，包括按重量百分比计的如下成分：

纳米稀土铝酸盐20份、纳米负离子粉10份、纳米二氧化钛5份、甲基丙烯酸三氟乙酯1份、偏氯乙烯1份、醋酸乙烯1份、甲基丙烯酸乙酯6份、丙烯酸丁酯6份、甲基丙烯酸异冰片酯2份、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷1份、烯丙基磺酸钠1份、丙二醇甲醚25份、异丙醇30份、偶氮二异丁酸二甲酯2份，所述纳米负离子粉为纳米硅酸盐。

2.根据权利要求1所述的具有防火功能的负离子水性涂料，其特征在于，所述功能性材料的制备方法包括如下步骤：

将超声波反应器各连接管路处于密封状态，抽真空，通氮气；

然后向超声波反应器中加入配方量80％的溶剂，启动超声搅拌装置，将纳米稀土铝酸盐、纳米负离子粉、纳米二氧化钛缓慢加入溶剂中，超声搅拌30min；

将单体材料甲基丙烯酸三氟乙酯、偏氯乙烯、醋酸乙烯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯、AH-171乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基磺酸钠用高速分散机搅拌均匀；引发剂偶氮二异丁酸二甲酯用配方量20％的溶剂溶解待用；

将反应釜内温度升高至80℃，同时滴加单体和80％的引发剂溶液，3-4h滴完；

保温1h后滴加10％的引发剂溶液，再保温1h滴加剩余10％的引发剂溶液；

保温3h，冷却，过滤，得到功能性材料。

3.根据权利要求1所述的具有防火功能的负离子水性涂料，其特征在于，所述纳米稀土铝酸盐的粒径为40-80nm。

4.根据权利要求1所述的具有防火功能的负离子水性涂料，其特征在于，所述纳米负离子粉的粒径为20-100nm。

5.根据权利要求1所述的具有防火功能的负离子水性涂料，其特征在于，所述阻燃剂为硅藻土、滑石粉、高岭土、或云母粉中的一种或多种。

6.一种权利要求1-6中任一项所述的具有防火功能的负离子水性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，将水性聚脲树脂、水性氟碳树脂、水性氯醋树脂和一定量的水混合，搅拌均匀；

步骤S2，加入功能材料、阻燃剂、助剂和余量的水，搅拌均匀，制备得到隧道用多功能水性涂料。