CN113845820A - 一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，包括水膜、鳞片状物质和助剂，其中水膜由以下重量份的物质组成：去离子水30‑60份、水性环氧树脂25‑40份、氯化橡胶乳液20‑40份、聚四氟乙烯乳液10‑20份、聚丙烯酸5‑15份、聚乙烯3‑5份和氯磺化聚乙烯2‑4份；鳞片状物质选自鳞片石墨、玻璃鳞片、鳞片云母或玄武岩鳞片中的一种；助剂包括紫外线吸收剂、光稳定剂、耐磨微粉、消泡剂和流平剂中的一种或多种；水膜、鳞片状物质和助剂的质量百分比为：水膜82‑93％、鳞片状物质5‑10％、助剂2‑8％。本发明采用大面积玄武岩鳞片作为薄涂型水性防火涂料的添加组分，在保证涂料附着力的前提下，可增加涂料的耐盐雾性能，使涂料具有多种性能。

Description

一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料及其制备方法。
背景技术
防火涂料涂刷于材料表面而使材料具有耐火能力，能够减缓火焰传播或者一定时间内阻止燃烧。建筑防火是防火涂料的一个重要应用领域，主要为钢结构防火涂料，为了达到钢结构防火的目的，防火涂料多为厚涂型涂料，由于该类涂料具有足够的厚度(8-45mm)，因而可以在其内加入一定量的功能性材料，使涂料具有复合功能，比如加入锌粉或鳞片状物质，使涂料具有防腐耐盐雾的功能。但厚涂型防腐外观装饰性差，且添加其他功能性组分之后涂料内部易开裂，影响其正常防火功能。
薄涂型防火涂料具有更低的厚度(3-7mm)，薄涂型防火涂料采用较为致密的聚合物乳液作为基材，因而在钢材表面的附着稳定，为了打到足够的防火要求，在基材中还需加入一定量的阻燃剂和其他助剂，因而薄涂型防火涂料无法额外添加其他功能性组分以实现复合性能。
鳞片状材料作为一种涂料常用的添加材料，由于具有较大的平面和较低的厚度，在涂料的基体中能够形成层层堆积的状态，增加腐蚀性小分子在基材中通过的路径，延长腐蚀性小分子穿过涂料到达钢材的时间，从而实现防腐的目的。基于上述原理，鳞片状材料在涂料中的含量越高，其防腐效果越明显，比如，中国专利CN109354998A公开了一种玄武岩鳞片防腐蚀吸波涂料，该涂料还包含片状铁硅铝粉体，其中片状铁硅铝粉体占树脂的20-50％，玄武岩鳞片占树脂的10-60％。但对于薄涂型防火涂料而言，在基材中添加过多的鳞片状物质会影响涂料的附着力和防火性能，得不偿失。
发明内容
现有钢结构薄涂型防火涂料由于厚度有限，添加过多的其他功能性材料会影响涂料的防火性能。为解决该问题，本发明提供一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，该涂料在保证涂料防火性能的前提下，添加了一定量的功能性材料，使其具有复合性能。
本发明耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料由水膜、鳞片状物质和助剂组成，水膜占82-93wt％、鳞片状物质占5-10wt％、助剂占2-8wt％。其中，水膜由以下重量份的物质组成：去离子水30-60份、水性环氧树脂25-40份、氯化橡胶乳液20-40份、聚四氟乙烯乳液10-20份、聚丙烯酸5-15份、聚乙烯3-5份和氯磺化聚乙烯2-4份；鳞片状物质选自鳞片石墨、玻璃鳞片、鳞片云母或玄武岩鳞片中的一种；助剂包括紫外线吸收剂、光稳定剂、耐磨微粉、消泡剂和流平剂中的一种或多种。
具体地，紫外线吸收剂为UV-531、UV-327或UV-1577中的一种或多种；光稳定剂为HS-944、UV-3853或UV-5411中的一种或多种；耐磨微粉为陶瓷粉、纳米磷酸锆、纳米氧化锆和纳米硫酸钡中的一种或多种；消泡剂为聚醚型消泡剂或聚二甲基硅氧烷；流平剂为羧甲基纤维素或丙烯酸酯类流平剂。
作为本发明耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料一个优选，其组成如下：去离子水30-60份、水性环氧树脂25-40份、氯化橡胶乳液20-40份、聚四氟乙烯乳液10-20份、聚丙烯酸5-15份、聚乙烯3-5份、氯磺化聚乙烯2-4份、玄武岩鳞片5.5-22份、紫外线吸收剂UV-327 0.4-4份、光稳定剂UV-3853 0.1-3份、陶瓷粉0.1-1份、纳米磷酸锆0.1-1份、纳米氧化锆0.1-1份、纳米硫酸钡0.1-1份、聚二甲基硅氧烷0.6-3份和丙烯酸酯类流平剂0.5-3.5份。
最优地，本发明耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料组成如下：去离子水50份、水性环氧树脂30份、氯化橡胶乳液30份、聚四氟乙烯乳液15份、聚丙烯酸10份、聚乙烯4份、氯磺化聚乙烯3份、玄武岩鳞片16.5份、紫外线吸收剂UV-327 2份、光稳定剂UV-3853 1份、陶瓷粉0.5份、纳米磷酸锆0.5份、纳米氧化锆0.5份、纳米硫酸钡0.5份、聚二甲基硅氧烷2份和丙烯酸酯类流平剂2份。
本发明耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料的制备方法包括以下步骤：
1)制备鳞片状物质
将矿物质颗粒置入高温沸腾炉或马弗炉中，抽真空后加热至800-1300℃，用低温氮气将熔体极速冷却，再采用变频式超高速旋转片式粉碎机对冷却后的矿物质固体进行剥离切片，即得，备用；
2)制备水膜浆液
按重量份称取水膜和助剂各组分，将水膜各组分混合后加入紫外线吸收剂、光稳定剂和耐磨微粉，继续搅拌，最后加入消泡剂和流平剂，高速分散后备用；
3)制备涂料
将步骤2)所得水膜浆液置入砂磨机中进行研磨，然后再进行超声波震荡，加入步骤1)所得鳞片状物质后转移至框式行星搅拌器中充分混合，过滤后即得。
附图说明
图1为实施例1所得玄武岩鳞片的SEM图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，包括以下重量份的组分：去离子水50份、水性环氧树脂30份、氯化橡胶乳液30份、聚四氟乙烯乳液15份、聚丙烯酸10份、聚乙烯4份、氯磺化聚乙烯3份、玄武岩鳞片16.5份、紫外线吸收剂UV-327 2份、光稳定剂UV-3853 1份、陶瓷粉0.5份、纳米磷酸锆0.5份、纳米氧化锆0.5份、纳米硫酸钡0.5份、聚二甲基硅氧烷2份和丙烯酸酯类流平剂2份。其中，玄武岩鳞片的制备方法为：将玄武岩矿颗粒置入高温沸腾炉中，抽真空后加热至1300℃，用低温氮气将熔体极速冷却至-30℃后自然放置至常温，采用频率为14500rpm的超高速旋转片式粉碎机对冷却后的玄武岩矿固体进行剥离切片，制得平均粒径为450μm厚度为1μm的玄武岩鳞片，如图1所示。
本实施例耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料的制备方法为：按重量份称取各组分：将去离子水、水性环氧树脂、氯化橡胶乳液、聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸、聚乙烯和氯磺化聚乙烯混合均匀，加入紫外线吸收剂UV-327、光稳定剂UV-3853、陶瓷粉、纳米磷酸锆、纳米氧化锆和纳米硫酸钡，继续搅拌，最后加入聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类流平剂，搅拌均匀后高速分散后置入砂磨机中进行研磨，再进行超声波震荡，最后加入玄武岩鳞片，转移至框式行星搅拌器中充分混合，过滤后即得。
实施例2
一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，包括以下重量份的组分：去离子水60份、水性环氧树脂40份、氯化橡胶乳液20份、聚四氟乙烯乳液10份、聚丙烯酸15份、聚乙烯5份、氯磺化聚乙烯2份、鳞片石墨8.5份、紫外线吸收剂为UV-5310.5份、纳米氧化锆2份、聚醚型消泡剂1份和羧甲基纤维素0.5份。
本实施例耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料的制备方法为：按重量份称取各组分：将去离子水、水性环氧树脂、氯化橡胶乳液、聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸、聚乙烯和氯磺化聚乙烯混合均匀，加入紫外线吸收剂UV-351和纳米氧化锆，继续搅拌，最后加入聚醚型消泡剂和羧甲基纤维素，搅拌均匀后高速分散后置入砂磨机中进行研磨，再进行超声波震荡，最后加入鳞片石墨，转移至框式行星搅拌器中充分混合，过滤后即得。
实施例3
一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，包括以下重量份的组分：去离子水30份、水性环氧树脂25份、氯化橡胶乳液40份、聚四氟乙烯乳液20份、聚丙烯酸5份、聚乙烯3份和氯磺化聚乙烯4份、玄武岩鳞片15.4份、陶瓷粉3份、纳米磷酸锆0.3份、紫外线吸收剂UV-15773.3份、光稳定剂UV-54111份、聚二甲基硅氧烷2份和羧甲基纤维素2份。其中，玄武岩鳞片的制备方法为：将玄武岩矿颗粒置入高温沸腾炉中，抽真空后加热至800℃，用低温氮气将熔体极速冷却至-50℃后自然放置至常温，采用频率为14500rpm的超高速旋转片式粉碎机对冷却后的玄武岩矿固体进行剥离切片，制得平均粒径为300μm厚度为0.8μm的玄武岩鳞片。
本实施例耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料的制备方法为：按重量份称取各组分：将去离子水、水性环氧树脂、氯化橡胶乳液、聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸、聚乙烯和氯磺化聚乙烯混合均匀，加入紫外线吸收剂UV-1577、光稳定剂UV-5411、陶瓷粉和纳米磷酸锆，继续搅拌，最后加入聚二甲基硅氧烷和羧甲基纤维素，搅拌均匀后高速分散后置入砂磨机中进行研磨，再进行超声波震荡，最后加入玄武岩鳞片，转移至框式行星搅拌器中充分混合，过滤后即得。
对比例1
一种薄涂型水性防火涂料，配方与实施例1相同，区别之处在于对比例1所用玄武岩鳞片为市售玄武岩鳞片，平均粒径为200μm，厚度为0.8μm。
对比例2
一种薄涂型水性防火涂料，配方与实施例1相同，区别之处在于对比例1所用玄武岩鳞片的重量份为140份。
将实施例1-3和对比例1和2的薄涂型水性防火涂料涂覆在钢板上，涂覆厚度为2.5mm，检测耐盐雾性、附着力和耐紫外老化等性能，结果如表1所示。
表1.实施例1-3(S1-S3)、对比例1(D1)和对比例2(D2)涂料性能
Figure BDA0003291830630000061
Figure BDA0003291830630000071
从表1实施例1和对比例1可以看出，实施例1和对比例1相比，实施例1耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料中添加的玄武岩鳞片粒径比对比例1大，在相同的添加量的情况下，实施例1的耐盐雾性能具有一定的提升；实施例1和对比例2相比，对比例2中玄武岩鳞片的含量约为50wt％，玄武岩鳞片含量高，耐盐雾性能明显提升，但脱落强度明显降低。
本发明采用大面积玄武岩鳞片作为薄涂型水性防火涂料的添加组分，在保证涂料附着力的前提下，可增加涂料的耐盐雾性能，使涂料具有多种性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，其特征在于，包括水膜、鳞片状物质和助剂；
所述水膜由以下重量份的物质组成：去离子水30-60份、水性环氧树脂25-40份、氯化橡胶乳液20-40份、聚四氟乙烯乳液10-20份、聚丙烯酸5-15份、聚乙烯3-5份和氯磺化聚乙烯2-4份；
所述鳞片状物质选自鳞片石墨、玻璃鳞片、鳞片云母或玄武岩鳞片中的一种；
所述助剂选自紫外线吸收剂、光稳定剂、耐磨微粉、消泡剂和流平剂中的一种或多种；
水膜、鳞片状物质和助剂的质量百分数分别为：水膜82-93％、鳞片状物质5-10％、助剂2-8％。
2.根据权利要求1所述的耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为UV-531、UV-327或UV-1577中的一种或多种；所述光稳定剂为HS-944、UV-3853或UV-5411中的一种或多种；所述耐磨微粉为陶瓷粉、纳米磷酸锆、纳米氧化锆和纳米硫酸钡中的一种或多种；所述消泡剂为聚醚型消泡剂或聚二甲基硅氧烷；所述流平剂为羧甲基纤维素或丙烯酸酯类流平剂。
3.根据权利要求2所述的耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：去离子水30-60份、水性环氧树脂25-40份、氯化橡胶乳液20-40份、聚四氟乙烯乳液10-20份、聚丙烯酸5-15份、聚乙烯3-5份、氯磺化聚乙烯2-4份、玄武岩鳞片5.5-22份、紫外线吸收剂UV-3270.4-4份、光稳定剂UV-38530.1-3份、陶瓷粉0.1-1份、纳米磷酸锆0.1-1份、纳米氧化锆0.1-1份、纳米硫酸钡0.1-1份、聚二甲基硅氧烷0.6-3份和丙烯酸酯类流平剂0.5-3.5份。
4.根据权利要求3所述的耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：去离子水50份、水性环氧树脂30份、氯化橡胶乳液30份、聚四氟乙烯乳液15份、聚丙烯酸10份、聚乙烯4份、氯磺化聚乙烯3份、玄武岩鳞片16.5份、紫外线吸收剂UV-3272份、光稳定剂UV-38531份、陶瓷粉0.5份、纳米磷酸锆0.5份、纳米氧化锆0.5份、纳米硫酸钡0.5份、聚二甲基硅氧烷2份和丙烯酸酯类流平剂2份。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的耐紫外线耐腐蚀薄涂型水性防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备鳞片状物质
将矿物质颗粒置入高温沸腾炉或马弗炉中，抽真空后加热至800-1300℃，用低温氮气将熔体极速冷却，再采用变频式超高速旋转片式粉碎机对冷却后的矿物质固体进行剥离切片，即得，备用；
2)制备水膜浆液
按重量份称取水膜和助剂各组分，将水膜各组分混合后加入紫外线吸收剂、光稳定剂和耐磨微粉，继续搅拌，最后加入消泡剂和流平剂，高速分散后备用；
3)制备涂料
将步骤2)所得水膜浆液置入砂磨机中进行研磨，然后再进行超声波震荡，加入步骤1)所得鳞片状物质后转移至框式行星搅拌器中充分混合，过滤后即得。
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