CN115093729A - 一种自发光耐污防火材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及外墙漆料技术领域，提供了一种自发光耐污防火材料及其制备方法和应用。本发明提供的自发光耐污防火材料的组分包括纳米改性硅酸钾、疏水丙烯酸乳液、助剂、增稠剂、彩色萤石和水。本发明提供的自发光耐污防火材料防火等级可以达到A2级，且耐污性好，解决了传统外墙装饰材料易燃、易脏的问题，且该防火材料在夜晚可以自发光，具有新颖的装饰效果。将本发明的自发光耐污防火材料应用于建筑外墙，不仅能得到高贵典雅的装饰效果，还可以提高建筑物的防火性，使建筑物安全、节能、长久如新。
Description
技术领域
本发明外墙漆料技术领域，尤其涉及一种自发光耐污防火材料及其制备方法和应用。
背景技术
为了增加建筑物外表面的美观性，一般在建筑外墙涂刷外墙装修材料对建筑物进行装饰和保护，使建筑物外貌整洁美观，从而达到美化城市环境的目的，同时能起到保护建筑物外墙的作用，延长其使用寿命。常用的外墙装修材料包括外迁乳胶漆、真石漆等。
随着中国建筑行业进入深度调整期，外墙装修材料安全、节能、长久如新、装饰丰富是今后一段时间的主要发展方向。但是，现阶段的外墙装修材料防火性差，装饰效果单一，并且漆膜表面容易受到污染，耐污性差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自发光耐污防火材料及其制备方法和应用。本发明提供的防火材料防火性好，具有很好的疏水防尘效果，不易被污染，并且夜晚能够自发光，装饰效果好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种自发光耐污防火材料，包括以下重量份数的组分：
纳米改性硅酸钾20～25份，疏水丙烯酸乳液3～6份，助剂1～1.5份，增稠剂1～2份，彩色萤石65～70份，水5～8份；
所述助剂包括pH调节剂、成膜助剂和分散剂中的一种或几种。
优选的，所述纳米改性硅酸钾为西普森新材料生产的型号为KS33的纳米改性硅酸钾。
优选的，所述增稠剂包括聚氨酯缔合型增稠剂、聚酰胺腊和纤维素中的一种或几种。
优选的，所述彩色萤石的制备方法包括：将无色萤石依次进行染色和煅烧，得到彩色萤石。
优选的，所述煅烧的温度为500±2℃，时间为30±1min。
优选的，所述萤石的粒径为10-20#、20-40#或40-80#。
本发明还提供了上述方案所述自发光耐污防火材料的制备方法，包括以下步骤：
将纳米改性硅酸钾、疏水丙烯酸乳液、助剂、增稠剂和彩色萤石按照配比进行混合，得到自发光耐污防火材料。
优选的，所述混合包括：将助剂加入水中进行第一混合，之后加入纳米改性硅酸钾、疏水丙烯酸乳液进行第二混合，然后加入增稠剂进行第三混合，最后加入彩色萤石进行第四混合，得到所述自发光耐污防火材料。
本发明还提供了上述方案所述的自发光耐污防火材料或上述方案所述制备方法制备的自发光耐污防火材料在建筑外墙装饰中的应用。
本发明提供了一种自发光耐污防火材料，包括以下重量份数的组分：纳米改性硅酸钾20～25份，疏水丙烯酸乳液3～6份，助剂1～1.5份，增稠剂1～2份，彩色萤石65～70份，水5～8份；所述助剂包括pH调节剂、成膜助剂和分散剂中的一种或几种。本发明通过纳米改性硅酸钾的加入，提高材料的防火性能，使材料可以达到A2级防火要求，减少火灾的发生；本发明还添加了彩色萤石，萤石白天吸收紫外光能量，夜晚中可以自发光，显示各种新颖装饰效果，并且萤石本身具有一定的颜色，可以根据需要选择不同颜色的萤石，使装饰效果更加丰富；本发明还加入了疏水丙烯酸乳液，疏水丙烯酸乳液具有很好的疏水和粉尘不粘连的效果，可以提高防火材料的耐污性，达到经久如新的装饰效果，大大提高的建筑的可观赏性。本发明提供的自发光耐污防火材料解决了传统外墙装饰材料易燃、易脏的问题，将本发明的自发光耐污防火材料应用于建筑外墙，不仅能得到高贵典雅的装饰效果，还可以提高建筑物的防火性，使建筑物安全、节能、长久如新。
附图说明
图1为实施例1和对比例1制备的防火材料的水接触角测试结果。
具体实施方式
本发明提供了一种自发光耐污防火材料，包括以下重量份数的组分：
纳米改性硅酸钾20～25份，疏水丙烯酸乳液3～6份，助剂1～1.5份，增稠剂1～2份，彩色萤石65～70份，水5～8份
所述助剂包括pH调节剂、成膜助剂和分散剂中的一种或几种。
如无特殊说明，本发明使用的各个原料均为市售商品。
以重量份数计，本发明提供的自发光耐污防火材料包括纳米改性硅酸钾20～25份，优选为22～23份。在本发明中，所述纳米改性硅酸钾为西普森新材料生产的型号为KS33的纳米改性硅酸钾；在本发明的具体实施例中，所述纳米改性硅酸钾优选为西谱森新材料有限公司型号为KS33的纳米改性硅酸钾；所述纳米改性硅酸钾的粒径优选为0.5～1nm。在本发明中，所述纳米改性硅酸钾是通过无机硅钝化技术对纳米硅酸钾进行改性，从而改善纳米硅酸钾的成膜性，使纳米硅酸钾在具有良好防火性的同时兼具成膜性，真正达到工程可应用的效果；本发明将纳米改性硅酸钾的重量份数控制在上述范围内，能够保证材料的防火等级达到A2级，同时材料的成本不会过高。
以纳米改性硅酸钾的重量份数计，本发明提供的自发光耐污防火材料包括疏水丙烯酸乳液3～6份，优选为4～5份。在本发明中，所述疏水丙烯酸乳液的水接触角优选大于100°；本发明对所述疏水丙烯酸乳液的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的、具有疏水效果，且水接触角符合上述要求的市售丙烯酸乳液即可。在本发明的具体实施例中，所述疏水丙烯酸乳液优选为上海巴德富实业有限公司的型号为706T的疏水丙烯酸乳液。疏水丙烯酸乳液具有很好的疏水以及与粉尘不粘连的效果，本发明将疏水丙烯酸乳液的重量份数控制在上述范围内，能够保证防火材料具有较好的耐污性，达到经久如新的装饰效果，若疏水丙烯酸乳液的添加量过低，会导致材料的疏水防尘效果不明显，添加量过高会影响防火性。在本发明中，疏水丙烯酸乳液和纳米改性硅酸钾的合理搭配是实现防火要求和疏水防尘的关键。
以纳米改性硅酸钾的重量份数计，本发明提供的自发光耐污防火材料包括助剂1～1.5份，优选为1.2～1.3份。在本发明中，所述助剂优选包括pH调节剂、成膜助剂和分散剂中的一种或几种，更优选为同时加入pH值调节、成膜助剂和分散剂；当同时加入pH值调节、成膜助剂和分散剂时，本发明对三种助剂的比例没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，所述pH值调节、成膜助剂和分散剂的质量比优选为1～2:6～8:1～2，更优选为1:7:2；本发明对所述pH调节剂、成膜助剂和分散剂的具体种类没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的上述助剂即可。在本发明的具体实施例中，所述pH调节剂优选为安格斯的AMP-95，成膜助剂优选为醇酯十二，更优选为伊士曼的醇酯十二，分散剂优选为诺普科的5040。在本发明中，所述pH值调节剂的用量优选以将所述防火材料的pH值调节至9.5～10.5为准；在本发明中，pH值会影响改性纳米硅酸钾的稳定性，本发明将防火材料的pH值控制在上述范围内，能够使改性纳米硅酸钾稳定分散，避免絮凝。
以纳米改性硅酸钾的重量份数计，本发明提供的自发光耐污防火材料包括增稠剂1～2份，优选为1.3～1.5份。在本发明中，所述增稠剂优选包括聚氨酯缔合型增稠剂、聚酰胺腊和纤维素中的一种或几种。
以纳米改性硅酸钾的重量份数计，本发明提供的自发光耐污防火材料包括彩色萤石65～70份，优选为66～68份。在本发明中，所述彩色萤石的制备方法优选包括：将无色萤石依次进行染色和煅烧，得到彩色萤石。在本发明中，所述染色的方法优选为使用相应颜色的色浆进行染色，所述色浆具体可以为无机铁系列色浆、钛白粉系列色浆等；本发明对色浆的颜色和来源没有特殊要求，根据实际需要选择市售的色浆即可；在本发明的具体实施例中，所述钛白粉系列色浆的配方优选包括以下质量份数的组分：水16.5份，纤维素250HBR0.3份，AMP-950.1份，分散剂50400.6份，润湿剂BD-4050.3份，消泡剂Tego 8250.2份，钛白粉90228份，乳液855853份，防腐剂6310.1份，防霉剂DF-190.1份，消泡剂Tego 8250.1份，增稠剂U6040.4份，增稠剂A4010.3份。
自然界的不同颜色的萤石批次颜色差异大，无法实现批量化生产，本发明通过对萤石染色，实现批量化生产。在本发明中，所述煅烧的温度优选为500±2℃，时间优选为30±1min；在本发明的具体实施例中，所述煅烧优选在密闭的烘炉中进行；所述萤石的粒径优选为10-20#、20-40#或40-80#。本发明通过煅烧增加色浆在萤石表面的附着力，提高颜色的保色性，并且本发明通过染色赋予萤石不同的颜色，从而实现外墙装饰颜色的丰富效果。在本发明中，所述彩色萤石白天吸收紫外光能量，在夜晚中可以发光，在本发明的具体生实施例中，可以根据需要，采用本发明的防火材料在建筑外墙上涂刷一定的图案，如卡通图案、花草等，使建筑外墙在夜间显示新颖的装饰效果。
以纳米改性硅酸钾的重量份数计，本发明提供的自发光耐污防火材料包括水5～8份，优选为6～7份。本发明对所述水没有特殊要求，采用普通水即可，具体如自来水。
本发明还提供了上述方案所述自发光耐污防火材料的制备方法，包括以下步骤：
将纳米改性硅酸钾、疏水丙烯酸乳液、助剂、增稠剂和彩色萤石按照配比进行混合，得到自发光耐污防火材料。
在本发明中，所述混合优选包括：将助剂加入水中进行第一混合，之后加入纳米改性硅酸钾、疏水丙烯酸乳液进行第二混合，然后加入增稠剂进行第三混合，最后加入彩色萤石进行第四混合，得到所述自发光耐污防火材料。
在本发明中，优选先将水加入反应装置中，然后在搅拌条件下加入后续的原料；所述第一混合的搅拌转速优选为400转/分钟，搅拌时间优选为5min；所述第二混合的搅拌转速优选为600转/分钟，搅拌时间优选为10～15min；所述第三混合的搅拌转速优选为800转/分钟，搅拌时间优选为5～10min；所述第四混合的搅拌转速优选为600转/分钟，搅拌时间优选为10～15min。在本发明的具体实施例中，上述混合优选在带有分散盘的搅拌设备中进行。
在本发明中，所述自发光超耐污防火材料优选在0℃～40℃、阴凉干燥处储存，避免阳光直晒。
本发明还提供了上述方案所述的自发光耐污防火材料或上述方案所述制备方法制备的自发光耐污防火材料在建筑外墙装饰中的应用。本发明对所述建筑外墙的种类没有特殊要求，混凝土、抹灰基层、保温基层等各类建筑物外墙面均适用。本发明提供的自发光耐污防火材料施工简单，一遍成活。
在本发明的具体实施例中，优选采用柔性修补材料、环保装饰底漆和本发明的自发光耐污防火材料进行配合使用，其中柔性修补材料用于修补找平，环保修饰底漆用于分隔缝颜色；本发明对所述柔性修补材料和环保装饰底漆没有特殊要求，采用市售商品即可。
在本发明的具体实施例中，所述自发光耐污防火材料在建筑外墙的应用流程优选为：
首先对墙面基层处理，然后涂刷柔性修补材料，之后涂刷环保装饰底漆，并进行弹线分格、粘贴胶带，最后施工自发光耐污防火材料。
在本发明中，所述墙面基层进行处理前，优选将墙体进行养护，新水泥墙面冬天的养护时间优选为28天，夏天的养护时间优选为14天，养护到基层的pH值小于10，含水率小于10％后，再进行基面处理。基层处理前应彻底清除疏松、起皮、空鼓、粉化的基层，去除浮灰、油污等污染物。
在本发明中，涂刷柔性修补材料的方式优选为刮涂或抹涂，涂刷柔性修补材料的次数优选为1～2次。在本发明的具体实施例中，涂刷柔性修补材分优选分两道施工，第一道局部找平，修整门窗洞口及阴阳角，第二道满批。在本发明中，一次刮涂的厚度不宜超过1.0mm，每道间隔时间不低于5h(25℃时)，每道腻子刮涂完毕后干燥4～6h(25℃时)，然后对局部适当打磨修整，打磨完毕后清除浮灰。
柔性修补材料施工完毕后需要充分干燥固化，干燥固化至pH值小于10，含水率小于10％后，方可进行下一道工序的施工。
在本发明中，涂刷环保装饰底漆的方式优选为滚涂，在本发明的具体实施例中，环保装饰底漆涂刷要均匀，不可过量兑水，一般可兑5～10％的水进行施工，仿砖工艺所用底漆颜色可选用分格缝的颜色，减少工艺的繁琐程度；所述环保装饰底漆优选涂刷1～2遍。
待环保装饰底漆干燥后，施工自发光耐污防火材料；所述自发光耐污防火材料的涂刷方法优选为喷涂，所述自发光耐污防火材料直接喷涂即可，无需加水稀释。在本发明的具体实施例中，所述自发光耐污防火材料施工时，要求墙面温度不低于5℃、不高于40℃，大气温度不高于35℃(夏季避开阳光直射的墙面施工)，湿度不高于80％，风力小于四级，关注天气变化，雨天或即将下雨的天气禁止施工。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例中使用的纳米改性硅酸钾为西谱森新材料有限公司型号为KS33的纳米改性硅酸钾；疏水丙烯酸乳液为上海巴德富实业有限公司的型号为706T的疏水丙烯酸乳液。
实施例1
以重量份数计，自发光耐污防火材料的组分为：纳米改性硅酸钾20份，疏水丙烯酸乳液6份，助剂1份，增稠剂2份，彩色萤石65份，水6份；
助剂为pH调节剂(安格斯的AMP-95)、成膜助剂(醇酯十二)、分散剂(诺普科的5040)，其中pH值调剂剂为0.1份，成膜助剂为0.7份，分散剂为0.2份，三种助剂的总量为1份，增稠剂为聚酰胺腊。
彩色萤石由50#无色萤石经无机铁系列色浆染色后在500℃烘炉中煅烧30min后得到。
自发光耐污材料的制备方法为：在搅拌设备的反应釜中加入水，在400转/分状态下助剂，助剂分散均匀后加入纳米改性硅酸钾和疏水丙烯酸乳液，提高搅拌设备的搅拌转速为600转/分钟，分散均匀后加入增稠剂，提高搅拌设备的搅拌转速为800转/分钟，搅拌为5分钟，最后加入彩色萤石，调整搅拌设备的转速为600转/分钟，搅拌均匀后即得到自发光耐污防火材料，防火材料的pH值为9.5。
实施例2
以质量分数计，自发光耐污防火材料的组分为：纳米改性硅酸钾25份，疏水丙烯酸乳液3份，助剂1份，增稠剂1份，彩色萤石65份，水5份；
助剂为pH调节剂(安格斯的AMP-95)、成膜助剂(醇酯十二)、分散剂(诺普科的5040)，其中pH值调剂剂为0.1份，成膜助剂为0.7份，分散剂为0.2份，三种助剂的总量为1份，增稠剂为纤维素。
彩色萤石由80#无色萤石经无机铁系列色浆染色后在500℃烘炉中煅烧30min后得到。
防火材料制备方法和实施例1中一致，所得防火材料的pH值为9.6。
实施例3
以质量分数计，自发光耐污防火材料的组分为：纳米改性硅酸钾22份，疏水丙烯酸乳液4份，助剂1.5份，增稠剂1.5份，彩色萤石66份，水5份；
助剂为成膜助剂(醇酯十二)、pH调节剂(安格斯的AMP-95)，其中成膜助剂的用量为0.5份，pH值调节剂用量为1份，二者的总量为1.5份；增稠剂为纤维素。
彩色萤石由10#无色萤石经无机铁系列色浆染色后在500℃烘炉中煅烧30min后得到。
制备方法和实施例1中一致，所得防火材料的pH值为9.8。
对比例1
其他条件和实施例1一致，仅省略疏水丙烯酸乳液，得到防火材料。
性能测试：
按照GB8624-2012对实施例1～3以及对比例1制备的防火材料进行防火等级测试，结果表明，实施例1～3制备的防火材料防火等级为A2级，对比例1制备的防火材料防火等级为A2级；按照GB/T9780-2013的检测方法对实施例1～3以及对比例1制备的防火材料进行耐沾污测试，结果表明，实施例1～3制备的防火材料耐沾污等级为I级，对比例1制备的防火材料耐沾污等级为II级。
将实施例1和对比例1制备的防火材料涂刷于基材表面，干燥后进行水接触角测试，结果如图1所示，图1中左侧为实施例1，右侧为对比例1。根据图1可以看出，实施例1制备的防火材料，由于加入了疏水丙烯酸乳液，其疏水性更好，说明其具有更好的疏水防尘性能。
应用例
将实施例1制备的自发光耐污防火材料应用于建筑外墙表面，步骤如下：
(一)施工准备
施工采用的原料见表1：
表1施工用原料
| 序号 | 产品名称 | 作用 |
| 1 | 柔性修补材料 | 弥补基层细微缺陷 |
| 2 | 环保装饰底漆 | 分隔缝颜色 |
| 3 | 本发明制备的自发光超耐污防火材料 | 装饰作用 |
注：基层偏差较大时，由上道工序对基层进行修补找平或采用聚合物抹面砂浆(BS202/FBJ-02)进行找平修整。
施工采用的主要机械与施工工具：空压机及配套的管线接头、漏斗喷枪、喷枪、角磨机、钢丝刷、抹子(刮板)、开刀、杠尺、盒尺、线包(墨斗)、毛辊、刷子、简便水平器、粗细砂纸等。
(二)作业条件：
在基层处理之前，对水泥墙体进行养护，施工在夏季进行，养护时间为14天，养护到基层的pH值小于10，含水率小于10％后，再进行基面处理。
基层检查验收：GB50210-2001抹灰质量的允许偏差(mm)及检验方法对基层进行验收，验收标准见表2。
表2基层验收标准
| 平整内容 | 普通级 | 高级 | 检验方法 |
| 立面垂直度 | 4 | 3 | 用2m垂直检测尺检查 |
| 表面平整度 | 4 | 3 | 用2m垂直检测尺检 |
| 阴阳角方正 | 4 | 3 | 用直角检测尺检查 |
| 分格条(缝)直线度 | 4 | 3 | 拉5m线，不足5m拉通线，用钢直尺检查 |
| 墙裙、勒脚上口直线度 | 4 | 3 | 拉5m线，不足5m拉通线，用钢直尺检查 |
基层应清洁，表面无灰尘、无浮浆、无油迹、无锈斑、无霉点、无盐类析出物和无青苔等杂物。
门窗按设计要求安装完毕，并通过验收。
完成雨水管卡、设备洞口、管道的安装，并将洞口四周用水泥砂浆抹平，所有的墙面需晾干。
采用双排架子或吊篮施工，应符合国家安全规范要求。
在施工前，对不进行施工的部位进行遮挡保护。
(三)施工工艺：
工艺流程：墙面基层处理→刮(抹)专用柔性修补材1－2遍→滚涂环保装饰底漆，1-2遍→弹线分格、粘贴胶带→施工自发光超耐污防火材料，1遍，具体步骤如下：
基层处理：基层处理前应彻底清除疏松、起皮、空鼓、粉化的基层，去除浮灰、油污等污染物。
刮涂专用柔性修补材料：柔性修补材分两道施工，第一道局部找平，修整门窗洞口及阴阳角，第二道满批。一次刮涂厚度不宜超过1.0mm，每道间隔时间不低于5h，每道腻子刮涂完毕后对局部适当打磨修整，打磨完毕后清除浮灰，柔性修补材料施工完毕后进行充分干燥固化，至pH值小于10，含水率小于10％后，进行下一道工序的施工。
滚涂环保装饰底漆：环保装饰底漆涂刷要均匀，待环保装饰底漆干燥后，进行下一工序施工。
施工自发光超耐污防火材料：喷涂实施例1制备的自发光超耐污防火材料，无需加水稀释。
将本发明的自发光耐污防火材料涂刷于建筑外墙表面，夜晚可观察到发光效果，且建筑外墙表面耐污能力强，还能增加建筑的防火性能，提高安全性，减少火灾的发生。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种自发光耐污防火材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
纳米改性硅酸钾20～25份，疏水丙烯酸乳液3～6份，助剂1～1.5份，增稠剂1～2份，彩色萤石65～70份，水5～8份；
所述助剂包括pH调节剂、成膜助剂和分散剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的自发光耐污防火材料，其特征在于，所述纳米改性硅酸钾为西普森新材料生产的型号为KS33的纳米改性硅酸钾。
3.根据权利要求1所述的自发光耐污防火材料，其特征在于，所述增稠剂包括聚氨酯缔合型增稠剂、聚酰胺腊和纤维素中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的自发光耐污防火材料，其特征在于，所述彩色萤石的制备方法包括：将无色萤石依次进行染色和煅烧，得到彩色萤石。
5.根据权利要求4所述的自发光耐污防火材料，其特征在于，所述煅烧的温度为500±2℃，时间为30±1min。
6.根据权利要求4或5所述的自发光耐污防火材料，其特征在于，所述萤石的粒径为10-20#、20-40#或40-80#。
7.权利要求1～6任意一项所述自发光耐污防火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将纳米改性硅酸钾、疏水丙烯酸乳液、助剂、增稠剂和彩色萤石按照配比进行混合，得到自发光耐污防火材料。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括：将助剂加入水中进行第一混合，之后加入纳米改性硅酸钾、疏水丙烯酸乳液进行第二混合，然后加入增稠剂进行第三混合，最后加入彩色萤石进行第四混合，得到所述自发光耐污防火材料。
9.权利要求1～6任意一项所述的自发光耐污防火材料或权利要求7～8任意一项所述制备方法制备的自发光耐污防火材料在建筑外墙装饰中的应用。
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