CN114058238B - 一种隔热防火建筑涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种隔热防火建筑涂料，包括基底涂料和表面涂料，所述基底涂料直接涂覆在墙面上，所述表面涂料涂覆在基底涂料上面；所述基底涂料包括重量份数比的如下各组分：20‑30份环氧树脂、10‑15份羟丙甲基纤维素、30‑40份正丁醇、8‑12份十二烷基苯磺酸钠、10‑15份防老剂D、3‑5份三聚氰胺聚磷酸盐、1‑3份钛白粉、1‑3份硫酸钡、0.5‑1.5份硅酸钠钙；所述表面涂料包括重量份数比的如下各组分：35‑45份丙烯酸复合乳液、10‑15份中空玻璃微珠、8‑12份二硫化钼、4‑10份三氧化二铁、3‑5份二氧化锰、30‑70份无水乙醇、3‑7份褐藻寡糖、2‑5份硅烷偶联剂。通过阻隔隔热和反射隔热等相结合，实现外隔热保温和内保温防火的功能，且与墙体结合紧密，吸附性强，不易老化，使用长久。

Description

一种隔热防火建筑涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑涂料制备技术领域，具体涉及一种隔热防火建筑涂料及其制备方法。
背景技术
涂覆于建筑物、装饰建筑物或保护建筑物的涂料，统称为建筑涂料。能够起到隔热保温作用的涂料叫隔热保温涂料，按使用场合不同分为透明隔热保温涂料和非透明隔热保温涂料；按照隔热保温机理，可将隔热保温涂料分为阻隔性隔热保温涂料、反射隔热涂料及辐射隔热保温涂料3类。其中阻隔性隔热保温涂料是通过低导热系数和高热阻来实现隔热保温的一种涂料。
传统的建筑隔热保温材料为EPS板、XPS板、PU硬泡等有机隔热保温材料，占据了工业和建筑保温工程份额的80％以上。虽然这些有机保温材料具有导热系数优异、保温性能好的优势，但是它们的防火性能较差，容易造成重大火灾事故。无机保温材料在建筑中也被广泛应用，例如岩棉、矿棉、玻璃棉、泡沫混凝土、玻化微珠等无机保温材料，虽然燃烧性能达到A级，具有很好的防火效果，抗老化性能稳定、与墙基层和抹面层结合较好、安全稳固性好、保温层强度及耐久性比有机保温材料高、使用寿命长、施工难度小、工程成本较低，生态环保性好，可以循环再利用。但是由于无机保温材料的导热系数较差，保温性能欠佳，很难达到理想的隔热保温节能效果，甚至遇水失效。对于节能要求大于65％的建筑，无机隔热保温层的设计厚度将超过50mm，无法使用，且成本极高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中无机建筑涂料和有机建筑材料在隔热、防火、保温等方面存在的不足，提供一种新型隔热防火建筑涂料，通过阻隔隔热和反射隔热等相结合，实现外隔热保温和内保温防火的功能，且与墙体结合紧密，吸附性强，不易老化，使用长久。
为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种隔热防火建筑涂料，包括基底涂料和表面涂料，所述基底涂料直接涂覆在墙面上，所述表面涂料涂覆在基底涂料上面；所述基底涂料包括重量份数比的如下各组分：20-30份环氧树脂、10-15份羟丙甲基纤维素、30-40份正丁醇、8-12份十二烷基苯磺酸钠、10-15份防老剂D、3-5份三聚氰胺聚磷酸盐、1-3份钛白粉、1-3份硫酸钡、0.5-1.5份硅酸钠钙；所述表面涂料包括重量份数比的如下各组分：35-45份丙烯酸复合乳液、10-15份中空玻璃微珠、8-12份二硫化钼、4-10份三氧化二铁、3-5份二氧化锰、30-70份无水乙醇、3-7份褐藻寡糖、2-5份硅烷偶联剂。
进一步的，所述丙烯酸复合乳液为苯丙、纯丙、硅丙中的至少两种组成；所述中空玻璃微珠为80-120μm；所述二硫化钼为2-6μm；所述硅烷偶联剂为异丁基三乙氧基硅。
进一步的，所述丙烯酸复合乳液为苯丙、硅丙按1.2-1.5:1混合而成；所述中空玻璃微珠为100μm；所述二硫化钼为3μm。
上述一种隔热防火建筑涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：按重量份数取钛白粉、硫酸钡和硅酸钠钙混合，在转速400-500r/min下连续搅拌20-40min，得混合粉体A；将环氧树脂、正丁醇和十二烷基苯磺酸钠混合，在转速80-100r/min下连续搅拌15-25min，得混合液A；
S2：在转速120-160r/min下，将步骤S1中混合粉体A加入混合液A中；随后再加入羟丙甲基纤维素、防老剂D和三聚氰胺聚磷酸盐；待全部加入完毕后，提高转速至750-850r/min，连续搅拌60-80min，得到基底涂料；
S3：在转速300-400r/min下，按重量份数将中空玻璃微珠和二硫化钼加入无水乙醇中，连续搅拌15-25min，得混合液B；在转速350-450r/min下，将三氧化二铁和二氧化锰溶于无水乙醇中，连续搅拌10-20min，形成混合液C；
S4：提高转速至600-700r/min，边搅拌边将步骤S3中所得混合液B滴加入混合液C中，滴加完毕后，持续搅拌50-70min，经过滤、干燥后得包覆隔热体；
S5：按重量份数比将丙烯酸复合乳液、褐藻寡糖、硅烷偶联剂和步骤S3所述包覆隔热体混合，以转速160-220r/min搅拌反应15-25min，随后在转速900-1100r/min连续搅拌反应2-4h，得到所述表面涂料。
进一步的，步骤S1具体为：取2份钛白粉、3份硫酸钡和1份硅酸钠钙，在转速450r/min下连续搅拌30min，得混合粉体A；将25份环氧树脂、35份正丁醇和10份十二烷基苯磺酸钠混合，在转速90r/min下连续搅拌22min，得混合液A。
进一步的，步骤S2具体为：在转速135r/min下，将步骤S1中混合粉体A加入混合液A中；随后再加入13份羟丙甲基纤维素、12份防老剂D和4份三聚氰胺聚磷酸盐；待全部加入完毕后，提高转速至800r/min，连续搅拌75min，得到基底涂料。
进一步的，步骤S3具体为：在转速350r/min下，将13份中空玻璃微珠和10份二硫化钼加入40份无水乙醇中，连续搅拌20min得混合液B；在转速400r/min下，将8份三氧化二铁和4份二氧化锰溶于25份无水乙醇中，连续搅拌15min，形成混合液C。
进一步的，步骤S4具体为：提高转速至670r/min，边搅拌边将步骤S3中所得混合液B滴加入混合液C中，滴加速率为3-5滴/s，滴加完毕后，持续搅拌65min，经过滤、干燥后得包覆隔热体。
进一步的，步骤S5所述表面涂料具体为：将40份丙烯酸复合乳液、5份褐藻寡糖、4份硅烷偶联剂和步骤S3所述包覆隔热体混合，以转速200r/min搅拌反应20min，随后在转速1000r/min连续搅拌反应3.5h，得到所述表面涂料。
有益效果：
1. 本发明以环氧树脂为主体，辅以钛白粉、硫酸钡和硅酸钠钙等填料，羟丙甲基纤维素、防老剂D和三聚氰胺聚磷酸盐等改性剂，制得了基底涂料；在钛白粉、硫酸钡和硅酸钠钙、羟丙甲基纤维素、十二烷基苯磺酸钠等的作用下，基底涂料的与墙体的结合力、吸附性显著提高；通过选择和控制防老剂D、三聚氰胺聚磷酸盐用量，使得涂料的耐老化和阻燃性能同步提升。
2. 本发明将微米状的中空玻璃微珠和二硫化钼相结合，一方面利用了二硫化钼自身热稳定性好和具有低的导热性，为在聚物材料热解和燃烧过程中发挥片层阻隔效应提供保障；另一个方面，利用中空玻璃微珠的低导热率和低蓄热率特点，以及玻璃微珠内充有稀薄的气体具有较低的导热性能起到隔热保温的作用；在此基础上，通过形成三氧化二铁和二氧化锰包覆中空玻璃微珠和二硫化钼体的包覆体结构，利用三氧化二铁和二氧化锰具有反型尖晶石结构的物质对热发射率高的特点，实现对热的高反射作用；三者协同作用，实现外反射、内阻隔的效果，使得表层涂料具备优异的隔热保温效果。
3. 本发明将褐藻寡糖结构中含有大量醛羟基是天然的成炭剂，二硫化钼中的过渡金属元素钼可促进褐藻寡糖和基底涂料中的环氧树脂基体形成致密炭层，能够进一步有效阻止火焰和聚合物基体之间的物质和能量交换，同时，二硫化钼中的钼元素本身作为抑烟剂，可减少聚合物材料燃烧时烟以及的生成量，降低材料的火灾危险性。
4. 本发明在表层涂料中加入硅烷偶联剂，通过对无机成分表面改性，提升了表层材料和基底材料的结合力，使得涂料整体性好，不易脱落。
具体实施方式
以下结合下述实施方式进一步说明本发明，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
S1：取1g钛白粉、3g硫酸钡和0.5g硅酸钠钙混合，在转速400r/min下连续搅拌40min，得混合粉体A；将20g环氧树脂、30g正丁醇和8g十二烷基苯磺酸钠混合，在转速80r/min下连续搅拌15min，得混合液A；
S2：在转速120r/min下，将步骤S1中混合粉体A加入混合液A中；随后再加入10g羟丙甲基纤维素、10g防老剂D和3g三聚氰胺聚磷酸盐；待全部加入完毕后，提高转速至750r/min，连续搅拌60min，得到基底涂料；
S3：在转速300r/min下，将10g80μm中空玻璃微珠和8g60μm二硫化钼加入20g无水乙醇中，连续搅拌25min，得混合液B；在转速350r/min下，将4g三氧化二铁和3g二氧化锰溶于20g无水乙醇中，连续搅拌10min，形成混合液C；
S4：提高转速至600r/min，边搅拌边将步骤S3中所得混合液B滴加入混合液C中，滴加速率为3滴/s，滴加完毕后，持续搅拌70min，经过滤、干燥后得包覆隔热体；
S5：将苯丙、硅丙按1.2:1混合制得丙烯酸复合乳液；将35g丙烯酸复合乳液、3g褐藻寡糖、2g硅烷偶联剂和步骤S3所述包覆隔热体混合，以转速160r/min搅拌反应15min，随后在转速900r/min连续搅拌反应4h，得到所述表面涂料。
实施例2
S1：取3g钛白粉、1g硫酸钡和1.5g硅酸钠钙混合，在转速500r/min下连续搅拌20min，得混合粉体A；将20g环氧树脂、30g正丁醇和8g十二烷基苯磺酸钠混合，在转速100r/min下连续搅拌25min，得混合液A；
S2：在转速160r/min下，将步骤S1中混合粉体A加入混合液A中；随后再加入15g羟丙甲基纤维素、15g防老剂D和5g三聚氰胺聚磷酸盐；待全部加入完毕后，提高转速至850r/min，连续搅拌80min，得到基底涂料；
S3：在转速400r/min下，将15g120μm中空玻璃微珠和12g80μm二硫化钼加入35g无水乙醇中，连续搅拌15min，得混合液B；在转速450r/min下，将将10g三氧化二铁和5g二氧化锰溶于35g无水乙醇中，连续搅拌20min，形成混合液C；
S4：提高转速至700r/min，边搅拌边将步骤S3中所得混合液B滴加入混合液C中，滴加速率为5滴/s，滴加完毕后，持续搅拌50min，经过滤、干燥后得包覆隔热体；
S5：将苯丙、硅丙按1.5:1混合制得丙烯酸复合乳液；将45g丙烯酸复合乳液、7g褐藻寡糖、5g硅烷偶联剂和步骤S3所述包覆隔热体混合，以转速220r/min搅拌反应25min，随后在转速1100r/min连续搅拌反应2h，得到所述表面涂料。
实施例3
S1：取2g钛白粉、3g硫酸钡和1g硅酸钠钙混合，在转速450r/min下连续搅拌30min，得混合粉体A；将25g环氧树脂、35g正丁醇和10g十二烷基苯磺酸钠混合，在转速90r/min下连续搅拌20min，得混合液A；
S2：在转速150r/min下，将步骤S1中混合粉体A加入混合液A中；随后再加入13g羟丙甲基纤维素、12g防老剂D和4g三聚氰胺聚磷酸盐；待全部加入完毕后，提高转速至800r/min，连续搅拌70min，得到基底涂料；
S3：在转速350r/min下，将13g95μm中空玻璃微珠和10g70μm二硫化钼加入40g无水乙醇中，连续搅拌18min，得混合液B；在转速420r/min下，将8g三氧化二铁和4g二氧化锰溶于25g无水乙醇中，连续搅拌17min，形成混合液C；
S4：提高转速至650r/min，边搅拌边将步骤S3中所得混合液B滴加入混合液C中，滴加速率为4滴/s，滴加完毕后，持续搅拌65min，经过滤、干燥后得包覆隔热体；
S5：将苯丙、硅丙按1.3:1混合制得丙烯酸复合乳液；将40g丙烯酸复合乳液、5g褐藻寡糖、4g硅烷偶联剂和步骤S3所述包覆隔热体混合，以转速190r/min搅拌反应20min，随后在转速1000r/min连续搅拌反应3.5h，得到所述表面涂料。
对比例1
与实施例1的区别在于，缺少步骤S2，直接由步骤S1制备得到基底涂料，其他步骤和条件不变。
比照对比例1和实施例1可知，由于基底涂料制备中缺少羟丙甲基纤维素、防老剂D和三聚氰胺聚磷酸盐，涂料的粘结性、耐候性和阻燃性显著降低。
对比例2
与实施例1的区别在于，步骤S3中缺少制备混合液B、缺少步骤S4，将三氧化二铁和二氧化锰溶于无水乙醇中形成混合液后直接投入步骤S5中合成表面涂料，其他步骤和条件不变。
比照对比例2和实施例1可知，由于缺少中空玻璃微珠和二硫化钼，仅仅利用三氧化二铁和二氧化锰的高反射作用，涂料的隔热性能有所下降。
对比例3
与实施例1的区别在于，步骤S3中缺少制备混合液C、缺少步骤S4，将混合液B直接投入步骤S5中合成表面涂料，其他步骤和条件不变。
比照对比例3和实施例1可知，由于缺少三氧化二铁和二氧化锰，仅有空间阻隔作用、反射作用显著降低，涂料的隔热性能有所下降。
对比例4
与实施例1的区别在于，缺少步骤S4，将中空玻璃微珠、二硫化钼、三氧化二铁和二氧化锰加入无水乙醇中搅拌混合，其他步骤和条件不变。
比照对比例4和实施例1可知，由于未形成三氧化二铁和二氧化锰包覆中空玻璃微珠和二硫化钼体的包覆体结构，涂料的隔热性能有所降低。
对比例5
与实施例1的区别在于，步骤S5中不加入褐藻寡糖，其他步骤和条件不变。
比照对比例5和实施例1可知，缺少褐藻寡糖结构中的醛羟基，二硫化钼中的过渡金属元素钼无法促使褐藻寡糖和基底涂料中的环氧树脂基体形成致密炭层，阻燃性能降低。
对比例6
与实施例1的区别在于，步骤S3中不加入二硫化钼，其他步骤和条件不变。
比照对比例6和实施例1可知，缺少二硫化钼，涂料在隔热、阻燃及抑烟性方面都有所下降。
测试方法：导热系数按照GB/T10295-2008测试；阻燃等级按照UL94耐燃等级测试；烟密度按照GB/T8607-2007测试；防火等级按照GB/T8624-2012测试；耐老化按照GB/T13893-2008测试；粘结强度按照GB/T23445-2009测试。
Figure 980328DEST_PATH_IMAGE001
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (7)

1.一种隔热防火建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将1-3份钛白粉、1-3份硫酸钡和0.5-1.5份硅酸钠钙混合，在转速400-500r/min下连续搅拌20-40min，得混合粉体A；将20-30份环氧树脂、30-40份正丁醇和8-12份十二烷基苯磺酸钠混合，在转速80-100r/min下连续搅拌15-25min，得混合液A；
S2：在转速120-160r/min下，将步骤S1中混合粉体A加入混合液A中；随后再加入10-15份羟丙甲基纤维素、10-15份防老剂D和3-5份三聚氰胺聚磷酸盐；待全部加入完毕后，提高转速至750-850r/min，连续搅拌60-80min，得到基底涂料；
S3：在转速300-400r/min下，将10-15份中空玻璃微珠和8-12份二硫化钼加入30-70份无水乙醇中，连续搅拌15-25min，得混合液B；在转速350-450r/min下，将4-10份三氧化二铁和3-5份二氧化锰溶于无水乙醇中，连续搅拌10-20min，形成混合液C；
S4：提高转速至600-700r/min，边搅拌边将步骤S3中所得混合液B滴加入混合液C中，滴加完毕后，持续搅拌50-70min，经过滤、干燥后得包覆隔热体；
S5：将35-45份丙烯酸复合乳液、3-7份褐藻寡糖、2-5份硅烷偶联剂和步骤S4所述包覆隔热体混合，以转速160-220r/min搅拌反应15-25min，随后在转速900-1100r/min连续搅拌反应2-4h，得到表面涂料。
2.根据权利要求1所述的一种隔热防火建筑涂料的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：取2份钛白粉、3份硫酸钡和1份硅酸钠钙，在转速450r/min下连续搅拌30min，得混合粉体A；将25份环氧树脂、35份正丁醇和10份十二烷基苯磺酸钠混合，在转速90r/min下连续搅拌22min，得混合液A。
3.根据权利要求1所述的一种隔热防火建筑涂料的制备方法，其特征在于，步骤S2具体为：在转速135r/min下，将步骤S1中混合粉体A加入混合液A中；随后再加入13份羟丙甲基纤维素、12份防老剂D和4份三聚氰胺聚磷酸盐；待全部加入完毕后，提高转速至800r/min，连续搅拌75min，得到基底涂料。
4.根据权利要求1所述的一种隔热防火建筑涂料的制备方法，其特征在于，步骤S3具体为：在转速350r/min下，将13份中空玻璃微珠和10份二硫化钼加入40份无水乙醇中，连续搅拌20min得混合液B；所述中空玻璃微珠为80-120μm；所述二硫化钼为2-6μm；在转速400r/min下，将8份三氧化二铁和4份二氧化锰溶于25份无水乙醇中，连续搅拌15min，形成混合液C。
5.根据权利要求1所述的一种隔热防火建筑涂料的制备方法，其特征在于，步骤S4具体为：提高转速至670r/min，边搅拌边将步骤S3中所得混合液B滴加入混合液C中，滴加速率为3-5滴/s，滴加完毕后，持续搅拌65min，经过滤、干燥后得包覆隔热体。
6.根据权利要求1所述的一种隔热防火建筑涂料的制备方法，其特征在于，步骤S5所述表面涂料具体为：将40份丙烯酸复合乳液、5份褐藻寡糖、4份硅烷偶联剂和步骤S4所述包覆隔热体混合，所述丙烯酸复合乳液为苯丙、纯丙、硅丙中的至少两种组成，所述硅烷偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；以转速200r/min搅拌反应20min，随后在转速1000r/min连续搅拌反应3.5h，得到所述表面涂料。
7.根据权利要求6所述的一种隔热防火建筑涂料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸复合乳液为苯丙、硅丙按1.2-1.5:1混合而成。
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