CN113930111B

CN113930111B - 一种水性阻燃节能防腐涂料及其制备方法

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Publication number: CN113930111B
Application number: CN202111129711.5A
Authority: CN
Inventors: 刘翰锋; 张乐显; 张耿涛; 杨名亮
Original assignee: LUOYANG SHUANGRUI SPECIAL PRODUCT CORP
Current assignee: LUOYANG SHUANGRUI SPECIAL PRODUCT CORP
Priority date: 2021-09-26
Filing date: 2021-09-26
Publication date: 2022-07-22
Anticipated expiration: 2041-09-26
Also published as: CN113930111A

Abstract

一种水性阻燃节能防腐涂料，按质量百分比包括如下组分：橡胶水分散体胶乳4.00‑30.00 wt%；弹性丙烯酸分散体32.00‑56.00 wt%；3M空心玻璃微珠14.00‑35.00%；氟塑料1.00‑5.00 wt%；十溴二苯醚5.00‑7.00 wt%；氢氧化镁5.00 wt%；二氧化钛1.00‑2.00 wt%；陶瓷纤维1.00‑2.00 wt%；聚六亚甲基胍磷酸盐0.20‑0.25 wt%；消泡剂0.30‑0.35 wt%。可用于工业建筑、设备设施、管道等各种性质和形状的表面的隔热节能、阻燃、杀菌、防腐，该涂料隔热保温、热稳定性好（高达300℃），阻燃性能好，并具有可靠的防腐和杀菌性能。

Description

一种水性阻燃节能防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防腐涂料技术领域，具体说的是一种水性阻燃节能防腐涂料及其制备方法。

背景技术

专利CN 1807530A所公开发明的陶瓷隔热防腐涂料以丙烯酸酯共聚物树脂乳液，胶体二氧化硅为基体，以陶瓷粉为主要填充料，能高效地反射太阳热，推广用于石油化工行业储油罐、液化气罐等。该发明涂料虽有良好的太阳光反射率，但从机理上和数据上未体现隔热系数，长期隔热保温效果有待考证，且在石油罐区使用时配方设计未考虑阻燃效果。

专利CN 1045271公布了一种隔热保温涂料及其制备工艺，采用陶棉、海泡石等材料为骨料，有良好的阻燃效果，但该发明存在的问题是涂层较厚3mm以上，且反射效果差，隔热节能效果差。

CN104212218A公开了一种反射隔热涂料，主要是通过控制太阳能反射率、红外辐射率及导热率获得高反射、高辐射、高热阻的涂层材料。该隔热涂料系统分为腻子、底漆、面漆，厚度1～3cm的腻子层为热阻隔层，底漆采用重钙、钛白粉、硅酸铝、云母粉功能材料，面漆采用钛白粉、红外发射粉功能材料，底漆与面漆为高反射、高辐射层。但其高热阻依然是采用厚涂的腻子来实现的，是一类复层保温涂料体系。

专利CN 102093788公布了一种工业隔热保温涂料制备方法，缺陷是组份较多，工艺复杂，且存在环境污染的环保问题。

俄罗斯专利RU №2215765, MПK C04D 161/14,10.11.2003公开了一种阻燃性隔热涂料制备方法，将聚合物粘合剂苯酚糠醛甲醛树脂、氯乙烯与丙烯腈的共聚物、环氧树脂，增塑剂磷酸多元醇，填料珍珠岩、滑石粉、云母，固化剂六亚甲基四胺放于脂肪醇溶液中。该方法制备的涂料存在很多问题，使用了发泡剂，使涂层具有开孔结构，导致水蒸气冷凝期间吸水量增加，从而导致隔热性能变差。以及使用有机溶剂在制备和使用时有引起火灾风险。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种水性阻燃节能防腐涂料及其制备方法，可用于工业建筑、设备设施、管道等各种性质和形状的表面的隔热节能、阻燃、杀菌、防腐，该涂料隔热保温、热稳定性好（高达300℃），阻燃性能好，并具有可靠的防腐和杀菌性能。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种水性阻燃节能防腐涂料，按质量百分比包括如下组分：

橡胶水分散体胶乳 4.00-30.00 wt%；

弹性丙烯酸分散体 32.00-56.00 wt%；

3M空心玻璃微珠 14.00-35.00%；

氟塑料 1.00-5.00 wt%；

十溴二苯醚 5.00-7.00 wt%；

氢氧化镁 5.00 wt%；

二氧化钛 1.00-2.00 wt%；

陶瓷纤维 1.00-2.00 wt%；

聚六亚甲基胍磷酸盐 0.20-0.25 wt%；

消泡剂BYK-034 0.30-0.35 wt%。

橡胶水分散体胶乳是以丁二烯与甲基丙烯酸为聚合单体，使用可生物降解的乳化剂烃基苯磺酸钠，在乳化状态下聚合生成得到的共聚产物。

弹性丙烯酸分散体为乳白色微带蓝光液体，固含量46±2%，有机硅含量40%-45%，PH为7-9。

3M空心玻璃微珠是由600目玻璃微珠和粒径在20-120μm玻璃微球重量比为3:2构成的堆积密度为0.10-0.15g/cm³的流动粉末。

二氧化钛为金红石型钛白粉，粒径为800-1000目，热反射率≥80%。

氟塑料为纳米聚四氟乙烯。

十溴二苯醚的溴含量≥82.5%，平均粒径≤5μm。

氢氧化镁中Mg(OH)₂ 含量≥99.00%，粒径D50=1.0～1.5μm。

陶瓷纤维为高铝型纤维，高铝型纤维的长度达到0.5～0.8mm，直径达到0.2～0.5μm，耐热温度为300-500℃。

一种水性阻燃节能防腐涂料的制备方法，具体步骤为：

步骤一、按质量百分比称取4.00-30.00 wt%的橡胶水分散体胶乳、32.00-56.00wt%的弹性丙烯酸分散体、0.30-0.35 wt%的消泡剂、0.20-0.25 wt%聚六亚甲基胍磷酸盐加入分散罐中，低速分散5-10分钟，得到均匀混合液Ⅰ；

步骤二、按质量百分比称取1.00-5.00 wt%的氟塑料、5.00-7.00 wt%的十溴二苯醚、5.00 wt%的氢氧化镁、1.00-2.00 wt%的二氧化钛、1.00-2.00 wt%的陶瓷纤维，在低速搅拌下，依次加入混合液Ⅰ中，然后高速分散10-15分钟，直至混合均匀，得到混合物Ⅱ；

步骤三、在低速分散的条件下将14.00-35.00 wt%的3M空心玻璃微珠混合物添加到混合物Ⅱ中，分散10-15分钟，直至得到均匀混合物Ⅲ，为白色流动状粘稠浆体，所述白色粘稠浆体即为所制备的水性阻燃节能防腐涂料。

本发明有益效果是：

1、本发明的节能防腐涂料具有优异的隔热保温性、热稳定性好（高达300℃），阻燃性能好，并具有可靠的防腐和杀菌性能，且在其组成中不含有机溶剂，绿色环保。

2、橡胶水分散体胶乳起到粘合剂的作用，可提高涂层的弹性、附着力和强度，丙烯酸树脂本身因不含吸热基团，具有较好的耐水性、抗渗性、耐候性、柔韧性。将弹性丙烯酸分散体和橡胶水分散体胶乳进行组合，提高了节能涂料的强度、粘合性、弹性和抗裂性。

3、3M空心玻璃微珠自身密度小，使整个涂料具有较小的干密度，低吸水率空心玻璃微珠内腔中充满稀有气体，在涂层里形成大量的封闭的气体空间，阻止空气热传到和热对流，能够大大降低涂料导热系数，提高整体隔热保温性。

4、由600目玻璃微珠和粒径在20-120μm玻璃微球重量比为3:2构成的堆积密度为0.10-0.15g/cm³的流动粉末的3M空心玻璃微珠，作为热阻隔骨架结构，与高辐射的材料的配合使用，使得该玻璃微珠体系在所发明的涂料中具有更好的热光综合性能。

具体实施方式

一种水性阻燃节能防腐涂料具体的组分及质量百分比构成如下： 3M空心玻璃微珠、橡胶水分散体胶乳、弹性丙烯酸分散体、粉料二氧化钛、氟塑料、陶瓷纤维、阻燃剂十溴二苯醚和氢氧化镁、杀菌剂聚六亚甲基胍磷酸盐、消泡剂BYK-034，按质量百分比包括如下组分：

橡胶水分散体胶乳4.00-30.00 wt%；

弹性丙烯酸分散体32.00-56.00 wt%；

3M空心玻璃微珠14.00-35.00 wt%；

氟塑料（纳米聚四氟乙烯）1.00-5.00 wt%；

十溴二苯醚5.00-7.00 wt%；

氢氧化镁5.00-5.00 wt%；

二氧化钛 1.00-2.00 wt%；

陶瓷纤维 1.00-2.00 wt%；

聚六亚甲基胍磷酸盐 0.20-0.25 wt%；

消泡剂BYK-034 0.30-0.35 wt%。

上述水性阻燃节能防腐涂料组成配方中：

所述的橡胶水分散体胶乳是以丁二烯与甲基丙烯酸为聚合单体，使用可生物降解的乳化剂烃基苯磺酸钠，在乳化状态下聚合生成得到的共聚产物，在本发明配方中起到粘合剂的作用，可提高涂层的弹性、附着力和强度。可选自日本合成橡胶公司的羧基丁苯胶乳JSR0548、上海高桥巴斯夫分散体有限公司的羧基丁苯胶乳SD656/SD615、俄罗斯Omask 合成橡胶公司的丁苯胶乳SKD-1s中的一种或几种的混合物，可参考指标选用：为带有蓝紫光泽的乳白色水分散体，固含量48.0%-54.0%，PH为7.0-9.0。

所述的弹性丙烯酸分散体也用作粘合剂，可选自丙烯酸酯聚合物水分散体、丙烯酸酯与苯乙烯的共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物及其混合物等，市面上该类产品型号众多，可参考指标选用：为乳白色微带蓝光液体，固含量46±2%，有机硅含量40%-45%，PH为7-9。丙烯酸树脂透明性好，折射系数较低，涂层的隔热性能相应较好；丙烯酸树脂本身因不含吸热基团，具有较好的耐水性、抗渗性、耐候性、柔韧性。弹性丙烯酸分散体和橡胶分散体的组合提高了节能涂料的强度、粘合、弹性和抗裂性。

所述的功能性填料为3M品牌空心玻璃微珠，是由600目玻璃微珠和粒径在20-120μm玻璃微球重量比为3:2构成的堆积密度为0.10-0.15g/cm³的流动粉末。要求所述600目玻璃微珠的漂浮率达到≥92%，导热系数为≤0.038W/m·k；要求所述粒径在20～120μm玻璃微球的漂浮率达到≥95%，导热系数为≤0.036W/m·k。微珠是体系的主要隔热保温节能填料，自身密度小，使整个涂料具有较小的干密度，低吸水率空心玻璃微珠内腔中充满稀有气体，在涂层里形成大量的封闭的气体空间，阻止空气热传到和热对流，能够大大降低涂料导热系数，提高整体隔热保温性。

上述的按重量比3：2混合的空心玻璃微珠粉末体系除了在本发明涂料中充当节能涂层的热阻隔骨架结构外，且其与对玻璃微珠具有遮光性的高反射与高辐射的材料的配合使用，使得该玻璃微珠体系在所发明的涂料中具有更好的热光综合性能。

进一步上述与玻璃微珠搭配使用的高反射与高辐射的材料为二氧化钛、二氧化钛包覆云母、氧化铝或氧化锌等中的一种或几种，本发明中主要选用二氧化钛。

进一步上述的二氧化钛为金红石型钛白粉，粒径为800-1000目，热反射率≥80%。金红石二氧化钛热力学上最稳定，具有良好的折光指数，并且对可见光有强烈的反射，所以隔热效果好。同时，二氧化钛是白色遮盖力最强的颜料之一，制备的漆膜颜色越白，漆膜吸收的热量越少。

所述的氟塑料采用纳米聚四氟乙烯，纳米聚四氟乙烯采用日本旭哨子的含氟聚合物L173JE、L172JE或美国苏威氟塑料L206中的一种，是一种低分子量超细粉末，颗粒大小为100-500nm。使用这种材料的效果主要体现在耐火性、耐热性、可塑性等方面。此外，氟塑料对几乎所有化学药品和溶剂都是惰性的，且具有抗紫外线和耐候性。

所述的十溴二苯醚是一种阻燃剂，是济南金盈泰化工（YT3011、YT3012）或日本协和化学KISUMA^® 5/KISUMA^® 8中的一种，要求溴含量≥82.5%，平均粒径≤5μm。

所述的氢氧化镁也是一种阻燃剂，是潍坊海利隆镁业有限公司H1410、H1411中的一种，要求Mg(OH)₂ 含量≥99.00%，粒径D50=1.0～1.5μm。

所述的聚六亚甲基胍磷酸盐是一种常用的有效的杀菌剂和防腐剂，在流行病学和微生物学相关的研究所实验室中确定了其杀真菌的有效性，针对以下类型真菌有杀真菌活性效果：黑曲霉，土曲霉，绳状青霉，赭绿青霉，宛氏拟青霉，绿色木霉。

所述的陶瓷纤维为高铝型纤维，要求高铝型纤维的长度达到0.5～0.8mm，直径达到0.2～0.5μm，耐热温度为300-500℃，赋予涂料反射性，美观性，抗龟裂性。

所述的消泡剂BYK-034为疏水且含硅油的石蜡基矿物混合物。

本发明的一种水性阻燃节能防腐涂料的制备方法，具体操作步骤如下：

1）按质量百分比称取4.00-30.00 wt%的橡胶水分散体胶乳、32.00-56.00 wt%的弹性丙烯酸分散体、0.30-0.35 wt%的消泡剂、0.20-0.25 wt%聚六亚甲基胍磷酸盐加入分散罐中，低速分散5-10分钟，得到均匀混合液Ⅰ；

2）按质量百分比称取1.00-5.00 wt%的氟塑料、5.00-7.00 wt%的十溴二苯醚、5.00 wt%的氢氧化镁、1.00-2.00 wt%的二氧化钛、1.00-2.00 wt%的陶瓷纤维，在低速搅拌下，依次加入混合液Ⅰ中，然后高速分散10-15分钟，直至混合均匀，得到混合物Ⅱ；

3）在低速分散的条件下将14.00-35.00 wt%的3M空心玻璃微珠混合物（600目玻璃微珠和粒径在20-120μm玻璃微球重量比为3:2）添加到混合物Ⅱ中，分散10-15分钟，直至得到均匀混合物Ⅲ，为白色流动状粘稠浆体。所述白色粘稠浆体即为所制备的水性阻燃节能防腐涂料。

所述的低速分散，速度范围是300-500 r/min；所述的中速分散，速度范围是600-900 r/min；所述的高速分散，速度范围是1000-1500 r/min。

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

实施例1：

1）称取橡胶水分散体胶乳4.00份、弹性丙烯酸分散体56.00份、消泡剂BYK-0340.35份、聚六亚甲基胍磷酸盐0.25份加入分散罐中，低速300-500 r/min分散5-10分钟，得到均匀混合液Ⅰ；

2）在低速300-500 r/min搅拌下，依次将氟塑料（纳米聚四氟乙烯）5.00份、十溴二苯醚5.00份、氢氧化镁5.00份、二氧化钛1.00份、陶瓷纤维1.40加入混合液Ⅰ中，高速1000-1500 r/min分散10-15分钟，直至混合均匀，得到混合物Ⅱ；

3）在低速300-500 r/min搅拌分散的条件下将空心玻璃微珠混合物（600目玻璃微珠和粒径在20-120μm玻璃微球重量比为3:2）22.00份加入混合物Ⅱ中，然后低速300-500r/min分散10-15分钟，直至得到均匀混合物Ⅲ，为白色流动状粘稠浆体。所述白色粘稠浆体即为所制备的节能防腐涂料。

同理，依照下表1中实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的配方比例，分别参照实例1中制备流程和操作方法，分别得到实例2、实例3、实例4、实例5制备的白色粘稠浆体状水性阻燃节能防腐涂料。

最终的涂料是白色均匀的糊状物质。该涂料可用水稀释，便于使用，并且可以用刮涂或者机械方式涂覆，设计厚度为1～5 mm，最终涂层厚度取决于使用对象和所要求的隔热效果。涂在基材表面上干燥后，可形成隔热保温节能的涂层，可以有效减少火灾隐患。

表2中列出了根据实施例1-5进行水性阻燃节能防腐涂层的对比测试结果。

所获得的数据表明，根据本发明的水性节能防腐涂料具有所必需的物理和机械性能，为受保护的表面提供了优异的隔热保温性，且具有可靠的热稳定性（高达300℃）、阻燃性、防腐和杀菌性能。

为了公开本发明而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims

1.一种水性阻燃节能防腐涂料，其特征在于，按质量百分比包括如下组分：

橡胶水分散体胶乳 4.00-30.00 wt%；

弹性丙烯酸分散体 32.00-56.00 wt%；

3M空心玻璃微珠 14.00-35.00 wt %；

氟塑料 1.00-5.00 wt%；

十溴二苯醚 5.00-7.00 wt%；

氢氧化镁 5.00 wt%；

二氧化钛 1.00-2.00 wt%；

陶瓷纤维 1.00-2.00 wt%；

聚六亚甲基胍磷酸盐 0.20-0.25 wt%；

消泡剂BYK-034 0.30-0.35 wt%;

3M空心玻璃微珠是由600目玻璃微珠和粒径在20-120μm玻璃微球重量比为3:2构成的堆积密度为0.10-0.15g/cm³的流动粉末, 600目玻璃微珠的漂浮率达到≥92%，导热系数为≤0.038W/m·k；粒径在20～120μm玻璃微球的漂浮率达到≥95%，导热系数为≤0.036W/m·k;

二氧化钛为金红石型钛白粉，粒径为800-1000目，热反射率≥80%;

所述的一种水性阻燃节能防腐涂料的制备方法，具体步骤为：

步骤一、按质量百分比称取4.00-30.00 wt%的橡胶水分散体胶乳、32.00-56.00 wt%的弹性丙烯酸分散体、0.30-0.35 wt%的消泡剂、0.20-0.25 wt%聚六亚甲基胍磷酸盐加入分散罐中，低速分散5-10分钟，得到均匀混合液Ⅰ；

2.如权利要求1所述的一种水性阻燃节能防腐涂料，其特征在于：橡胶水分散体胶乳是以丁二烯与甲基丙烯酸为聚合单体，使用可生物降解的乳化剂烃基苯磺酸钠，在乳化状态下聚合生成得到的共聚产物。

3.如权利要求1所述的一种水性阻燃节能防腐涂料，其特征在于：弹性丙烯酸分散体为乳白色微带蓝光液体，固含量46±2%，有机硅含量40%-45%，pH 为7-9。

4.如权利要求1所述的一种水性阻燃节能防腐涂料，其特征在于：氟塑料为纳米聚四氟乙烯。

5.如权利要求1所述的一种水性阻燃节能防腐涂料，其特征在于：十溴二苯醚的溴含量≥82.5%，平均粒径≤5μm。

6.如权利要求1所述的一种水性阻燃节能防腐涂料，其特征在于：氢氧化镁中Mg(OH)₂含量≥99.00%，粒径D50=1.0～1.5μm。

7.如权利要求1所述的一种水性阻燃节能防腐涂料，其特征在于：陶瓷纤维为高铝型纤维，高铝型纤维的长度达到0.5～0.8mm，直径达到0.2～0.5μm，耐热温度为300-500℃。