CN114437588A - 一种建筑用防火材料及其制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种建筑用防火材料及其制备和应用方法。本发明研制的产品中包括苯丙乳液、钛白粉、水和阻燃剂；所述建筑用防火材料为乳液状；所述乳液状的建筑用防火材料的粘度为100‑150mPa〃S；所述钛白粉的D50为800nm；且所述钛白粉的粒径分布范围为500‑1200nm。制备时，将苯丙乳液、钛白粉、聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺搅拌混合均匀后，再加水，以调节粘度至100‑150mPa〃S，即得产品；应用时，将所述建筑用防火材料搅拌分散均匀后，涂敷于基材表面，调节干燥环境条件，以控制表干时间为60‑80min。

Description

一种建筑用防火材料及其制备和应用方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域。更具体地，涉及一种建筑用防火材料及其制备和应用方法。

背景技术

所谓建筑防火材料，主要指在建筑物防火关键区域利用的具有一定防火阻燃能力的建筑材料，其防火性能的优劣和建筑材料的阻燃性能、耐火极限以及燃烧时的毒性和发烟性有着密不可分的联系。在现阶段的建筑行业中，建筑防火材料的作用原理主要就是通过气相阻燃、凝聚相阻燃和阻止交换阻燃等多种阻燃理念来达成其防火性能的目标。例如：利用不燃烧或者难以燃烧的材料直接制作成建筑防火材料；运用难以燃烧或者不燃烧的涂料喷涂可燃烧的建筑物结构表面，使其和空气等助燃剂隔绝而形成难以燃烧或者不燃烧的建筑防火材料；通过添加具有防火性能特点的物质提升建筑物结构的难燃性和不燃性；利用自身可以在高温环境或者火焰作用下产生发泡炭化的材料，从而形成难以燃烧的海绵状炭物质或者密实度较高的“釉膜层”，进而实现隔绝热量或者阻断氧气的建筑防火目标；还可以利用自身在高温环境下脱水、分解或者熔融、蒸发等特点的材料，进而通过降低氧气浓度或者阻断空气的方式来防止火势蔓延的建筑防火需求。以上都是当前利用较为普遍的建筑防火材料作用原理。

其中，对于传统的防火涂料，其涂膜干燥后比较粗糙和疏松，在实际使用时，容易造成渗水、透气，当其作为建筑墙面材料使用时，容易遇水受潮，从而导致钢结构腐蚀，防火涂层发生龟裂，脱落，最终失去防火保护作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有建筑用防火材料在实际使用过程中，由于漆膜干燥后，比较粗糙和疏松，导致容易龟裂脱落，防火性能无法得到长期有效保持的缺陷和不足，提供一种建筑用防火材料及其制备和应用方法。

本发明的目的是提供一种建筑用防火材料。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种建筑用防火材料，包括苯丙乳液、钛白粉、水和阻燃剂；

所述建筑用防火材料为乳液状；

所述乳液状的建筑用防火材料的粘度为100-150mPa〃S；

所述钛白粉的D50为800nm；且所述钛白粉的粒径分布范围为500-1200nm。

上述技术方案采用苯丙乳液作为乳液体系，和阻燃剂及钛白粉进行复配以构建建筑用防火材料，通过采用上述限定的粘度范围的材料体系，并且，限定了其中添加的钛白粉的关键参数，D50和粒径分布，如此，可以使得分散均匀后的钛白粉可以在漆膜干燥过程中，再可控的固定时间范围内发生重新分布，之所以要让其进行重新分布，是由于漆膜干燥过程中，尤其是如果漆膜表面的钛白粉过多聚集，将由于导致钛白粉和基体乳液颗粒之间存在界面，从而在漆膜干燥过程中，形成较多的粗糙且疏松的空隙，并且，由于钛白粉具有一定的亲水性，在表面过多的聚集，也将容易导致水分更容易向漆膜内部润湿渗透，通过合理控制钛白粉的D50和粒径分布，以及体系的粘度，如此可以在漆膜干燥过程中，使得更多的钛白粉向漆膜底层迁移扩散，表面更多的是由乳液颗粒构建的完整平滑的漆膜层。

进一步的，所述苯丙乳液的固含量为40-45％。

进一步的，所述阻燃剂包括聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺，所述聚磷酸铵的聚合度为600-800。

上述技术方案通过调节聚磷酸铵的聚合度，如此，可以有效调控聚合物的分子链的大小，而相对合理的聚磷酸铵分子大小，可以在钛白粉迁移时，减少扩散阻力，同时也更容易在钛白粉颗粒和乳液颗粒形成的孔隙中进行均匀分散，以保障产品的阻燃性能。

进一步的，包括以下重量份数的原料：30-40份苯丙乳液，6-8份钛白粉，2-5份聚磷酸铵，1-3份季戊四醇，2-4份三聚氰胺；添加水，以调节粘度至100-150mPa〃S。

进一步的，还包括苯丙乳液质量4-10％的聚酯丙烯酸酯。

上述技术方案进一步引入聚酯丙烯酸酯，具体的，可以是上海舒飞士特种化工有限公司生产的EB524型号的聚酯丙烯酸酯，其分子结构合理的极性大小以及分子间作用力大小，可以有效降低乳液颗粒对钛白粉颗粒扩散时的限制，并且其分子柔性好，可以赋予两者界面之间的良好的粘弹性，避免在产品干燥固化后，受外部老化因素的影响，导致产品在界面处开裂。

进一步的，所述苯丙乳液中，乳液颗粒的D50为Xnm，300nm≤X≤600nm。

上述技术方案进一步控制乳液颗粒的D50，当乳液颗粒过大时，漆膜表层干燥时，大颗粒和大颗粒之间更倾向于形成表面疏松且不平整的漆膜表面，而颗粒粒径过小，则颗粒本身容易团聚，因此，当其D50控制在上述范围内时，可以有效平衡上述技术矛盾，以便于形成完整且致密的漆膜表层。

本发明的另一目的是提供一种建筑用防火材料的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种建筑用防火材料的制备方法，具体制备步骤包括：

原料准备：

按重量份数计，依次取30-40份苯丙乳液，6-8份钛白粉，2-5份聚磷酸铵，1-3份季戊四醇，2-4份三聚氰胺；

粘度调节：

将苯丙乳液、钛白粉、聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺搅拌混合均匀后，再加水，以调节粘度至100-150mPa〃S，即得产品。

本发明的另一目的是提供一种建筑用防火材料的应用方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种建筑用防火材料的应用方法，具体应用步骤包括：

将所述建筑用防火材料搅拌分散均匀后，涂敷于基材表面，调节干燥环境条件，以控制表干时间为60-80min。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

原料准备：

按重量份数计，依次取30份固含量为40％的苯丙乳液，所述苯丙乳液颗粒的D50为300nm，6份D50为800nm且粒径分布范围为500-1200nm的钛白粉，2份聚合度为600的聚磷酸铵，1份季戊四醇，2份三聚氰胺，以及苯丙乳液质量4％的聚酯丙烯酸酯；其中，聚酯丙烯酸酯选自上海舒飞士特种化工有限公司生产的EB524型号的聚酯丙烯酸酯；

粘度调节：

将苯丙乳液、钛白粉、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺和聚酯丙烯酸酯混合倒入混料机中，再将混料机密闭，于温度为55℃，压力为0.3MPa，搅拌转速为400r/min条件下，保温保压搅拌混合4h，待冷却至室温后，开启混料机，补加去离子水，以调节混料机中物料的粘度至100mPa〃S，出料，即得产品；

产品的应用：

将厚度为1mm的Q235B钢板表面清扫以去除浮灰，然后喷水润湿，再将上述所得产品搅拌分散均匀后，喷涂于厚度为1mm的Q235B钢板表面，控制喷涂厚度为5mm，控制环境条件，如通风、干燥温度等，以控制漆膜表干时间为60min，再于室温条件下，静置干燥3d，即完成产品的应用。

实施例2

原料准备：

按重量份数计，依次取35份固含量为42％的苯丙乳液，所述苯丙乳液颗粒的D50为400nm，7份D50为800nm且粒径分布范围为500-1000nm的钛白粉，4份聚合度为700聚磷酸铵，2份季戊四醇，3份三聚氰胺，以及苯丙乳液质量8％的聚酯丙烯酸酯；其中，聚酯丙烯酸酯选自上海舒飞士特种化工有限公司生产的EB524型号的聚酯丙烯酸酯；

粘度调节：

将苯丙乳液、钛白粉、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺和聚酯丙烯酸酯混合倒入混料机中，再将混料机密闭，于温度为60℃，压力为0.4MPa，搅拌转速为600r/min条件下，保温保压搅拌混合5h，待冷却至室温后，开启混料机，补加去离子水，以调节混料机中物料的粘度至120mPa〃S，出料，即得产品；

产品的应用：

将厚度为1mm的Q235B钢板表面清扫以去除浮灰，然后喷水润湿，再将上述所得产品搅拌分散均匀后，喷涂于厚度为1mm的Q235B钢板表面，控制喷涂厚度为8mm，控制环境条件，如通风、干燥温度等，以控制漆膜表干时间为70min，再于室温条件下，静置干燥4d，即完成产品的应用。

实施例3

原料准备：

按重量份数计，依次取40份固含量为45％的苯丙乳液，所述苯丙乳液颗粒的D50为600nm，8份D50为800nm且粒径分布范围为800-1200nm的钛白粉，5份聚合度为800聚磷酸铵，3份季戊四醇，4份三聚氰胺，以及苯丙乳液质量10％的聚酯丙烯酸酯；其中，聚酯丙烯酸酯选自上海舒飞士特种化工有限公司生产的EB524型号的聚酯丙烯酸酯；

粘度调节：

将苯丙乳液、钛白粉、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺和聚酯丙烯酸酯混合倒入混料机中，再将混料机密闭，于温度为65℃，压力为0.5MPa，搅拌转速为800r/min条件下，保温保压搅拌混合6h，待冷却至室温后，开启混料机，补加去离子水，以调节混料机中物料的粘度至150mPa〃S，出料，即得产品；

产品的应用：

将厚度为1mm的Q235B钢板表面清扫以去除浮灰，然后喷水润湿，再将上述所得产品搅拌分散均匀后，喷涂于厚度为1mm的Q235B钢板表面，控制喷涂厚度为10mm，控制环境条件，如通风、干燥温度等，以控制漆膜表干时间为80min，再于室温条件下，静置干燥5d，即完成产品的应用。

实施例4

本实施例和实施例1的区别在于：在产品应用时，漆膜表干时间控制在40min，其余条件保持不变。

实施例5

本实施例和实施例1的区别在于：未添加聚酯丙烯酸酯，其余条件保持不变。

实施例6

本实施例和实施例1的区别在于：苯丙乳液颗粒的D50选择为250nm，其余条件保持不变。

实施例7

本实施例和实施例1的区别在于：选用聚合度为1200的聚磷酸铵，其余条件保持不变。

对比例1

本对比例和实施例1的区别在于：钛白粉D50为900nm，且粒径分布范围为600-1300nm。

对比例2

本对比例和实施例1的区别在于：所述乳液状的建筑用防火材料的粘度为200mPa〃S，其余条件保持不变。

对实施例1-7及对比例1-2所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：

防火性能测试：

参照GB14907-2002附录A，将涂敷了产品的钢板样件的涂层面朝下，置于酒精喷灯上方7cm处，测试钢板背面达到300℃的时间，即为耐火时间A；

将涂敷了产品的钢板样件于相对湿度为75％，温度为45℃的环境中，持续放置72h后，参照GB14907-2002附录A，将涂敷了产品的钢板样件的涂层面朝下，置于酒精喷灯上方7cm处，测试钢板背面达到300℃的时间，即为耐火时间B；

表1：产品性能测试结果

	耐火时间A/min	耐火时间B/min
			实施例1	115	112
实施例2	118	116
			实施例3	122	121
实施例4	105	101
			实施例5	102	97
实施例6	103	96
			实施例7	101	95
对比例1	82	70
			对比例2	75	61

由表1测试结果可知，本发明所得产品具有优异的耐火性能，并且由于漆膜表面完整致密，经过湿热环境处理后，仍然可以保持较好的耐火性能。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种建筑用防火材料，其特征在于，包括苯丙乳液、钛白粉、水和阻燃剂；

所述建筑用防火材料为乳液状；

所述乳液状的建筑用防火材料的粘度为100-150mPa〃S；

所述钛白粉的D50为800nm；且所述钛白粉的粒径分布范围为500-1200nm。

2.根据权利要求1所述的一种建筑用防火材料，其特征在于，所述苯丙乳液的固含量为40-45％。

3.根据权利要求1所述的一种建筑用防火材料，其特征在于，所述阻燃剂包括聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺，所述聚磷酸铵的聚合度为600-800。

4.根据权利要求1所述的一种建筑用防火材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：30-40份苯丙乳液，6-8份钛白粉，2-5份聚磷酸铵，1-3份季戊四醇，2-4份三聚氰胺；添加水，以调节粘度至100-150mPa〃S。

5.根据权利要求4所述的一种建筑用防火材料，其特征在于，还包括苯丙乳液质量4-10％的聚酯丙烯酸酯。

6.根据权利要求1所述的一种建筑用防火材料，其特征在于，所述苯丙乳液中，乳液颗粒的D50为Xnm，300nm≤X≤600nm。

7.根据权利要求1所述的一种建筑用防火材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：

原料准备：

按重量份数计，依次取30-40份苯丙乳液，6-8份钛白粉，2-5份聚磷酸铵，1-3份季戊四醇，2-4份三聚氰胺；

粘度调节：

将苯丙乳液、钛白粉、聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺搅拌混合均匀后，再加水，以调节粘度至100-150mPa〃S，即得产品。

8.根据权利要求1所述的一种建筑用防火材料的应用方法，其特征在于，具体应用步骤包括：

将所述建筑用防火材料搅拌分散均匀后，涂敷于基材表面，调节干燥环境条件，以控制表干时间为60-80min。