CN115160921A - 一种环保型无机膨胀型防火涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及C09D151，更具体地，本发明涉及一种环保型无机膨胀型防火涂料及制备方法。环保型无机膨胀型防火涂料包括聚硅氧烷、醚类溶剂、无机填料、功能性碳材料、无机阻燃剂、发泡防火材料、多元醇、酞酸酯类催化剂、助剂。制备工艺包括以下步骤：(1)加入聚硅氧烷、醚类溶剂、无机填料、功能性碳材料、无机阻燃剂、发泡防火材料、多元醇、酞酸酯类催化剂、助剂，搅拌30min，研磨；(2)过滤，包装。本发明提供的环保型无机膨胀型防火涂料短期可耐1200℃，长期可耐800℃，火烧下不会产生大量的有毒气体和烟雾，且具有较好的盐雾及耐腐蚀性能和优异的耐紫外线性能。

Description

一种环保型无机膨胀型防火涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及C09D151，更具体地，本发明涉及一种环保型无机膨胀型防火涂料及制备方法。
背景技术
涂料也叫做油漆，能够通过不同的工艺涂布在物体的表面，成为一种具有一定强度的连续固态型薄膜。所谓膨胀型防火涂料，即通过特殊处理后，得到的涂料可以提升材料的耐火能力，或在一定时间内能阻止燃烧，减缓火焰蔓延及传播。
现有的膨胀型防火涂料主要是环氧酚醛涂料、环氧有机硅涂料等，这种类型的涂料的耐温性能差(发生火灾时)，会产生大量的烟雾和有毒有害气体如一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮等，对于人体的逃生和人身安全带来巨大的危害。
专利号CN111393943B的专利提供了一种膨胀型水性防火涂料及其制备方法，通过合理的配比优化，确保了碳源、酸源、气源充足，此外，使涂料在高温下形成了结构稳定、数量适宜的磷酸铝和磷酸钛，增强碳层强度、提升隔热效率，改善涂层的耐火性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种环保型无机膨胀型防火涂料，所述环保型无机膨胀型防火涂料包括聚硅氧烷、醚类溶剂、无机填料、功能性碳材料、无机阻燃剂、发泡防火材料、多元醇、钛酸酯类催化剂、助剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述聚硅氧烷选自甲基聚硅氧烷、丙烯酸聚硅氧烷、二甲基二苯基聚硅氧烷的一种或多种。
优选的，所述硅氧烷为甲基聚硅氧烷。
甲基聚硅氧烷
甲基聚硅氧烷为有机硅的聚合体，有一定的绝缘性。闪点高，凝固点低，在高温和低温下都可以长期使用，压缩率大，表面张力低，憎水防潮的性能好。此外，他还具有小的比热和导热系数，性质不活泼，不易反应。
作为本发明一种优选的技术方案，所述聚硅氧烷中硅氧键的含量为50-90％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述醚类溶剂选自丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚的一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述无机填料选自玻璃粉、滑石粉、碳酸钙的一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述玻璃粉的熔点为300-600℃。
玻璃粉
玻璃粉是一种无定型的无机颗粒，白色粉末。通过超洁净的生产工艺形成了具有无序结构的透明玻璃粉体，性质比较稳定，是耐酸碱性、化学惰性、低膨胀系数的耐候材料。
作为本发明一种优选的技术方案，所述功能性碳材料选自膨胀型石墨、碳纳米管、石墨烯的一种或多种。
膨胀型石墨
膨胀型石墨是天然石墨经过插层、水洗、干燥、膨化后得到的一种具有孔状结构的物质。膨胀型石墨不仅保持了天然石墨自身具有的耐腐蚀、耐冷热、自润滑等性能，还具有压缩回弹性、生物相容性、耐辐射性、吸附性、生态环境协调性的性质。
作为本发明一种优选的技术方案，所述膨胀型石墨的粒径为5-50μm。
玻璃粉的密度比较大，在涂料中应用的时候，很容易发生沉降在涂料底部的问题。本申请人经过大量的实验发现，当在涂料体系中添加一定比例特定熔点的玻璃粉与特定粒径的膨胀型石墨可以改善这种问题，使其能够均匀的分散在体系中，此外，产品的使用时间和储存时间也有了一定延长。这可能是由于，玻璃粉中的碱金属元素可以以离子形态释放到膨胀型石墨的空穴中，增加了体系中各物质的协同作用，是它们之间的结合更加紧密。尤其是达到一定比例时，这种作用尤为显著。
作为本发明一种优选的技术方案，所述钛酸酯类催化剂选自正钛酸丁酯、钛酸-4-异丙酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、聚钛酸丁酯的一种或多种。
优选的，所述钛酸酯类催化剂为钛酸-4-异丙酯。
作为本发明一种优选的技术方案，发泡防火材料为磷酸二氰铵和/或三聚氰胺，多元醇为季戊四醇和/或双季戊四醇，助剂为钛白粉和/或云母粉。
按重量份计，聚硅氧烷：醚类溶剂：无机填料：功能性碳材料的比为(10-35)：(20-40)：(5-27)：(1-18)。
按重量份计，功能性碳材料：磷酸二氰铵：三聚氰胺：季戊四醇：双季戊四醇：钛白粉：云母粉的比为(1-18)：(2-10)：(2-10)：(1-8)：(1-7)：(8-30)：(7-15)。
按重量份计，功能性碳材料：钛酸酯类催化剂的比为(1-18)：(7-15)。
本发明第二个方面提供了一种环保型无机膨胀型防火涂料的制备工艺，包括以下步骤：(1)加入聚硅氧烷、醚类溶剂、无机填料、功能性碳材料、无机阻燃剂、发泡防火材料、多元醇、钛酸酯类催化剂、助剂，得到混合物，搅拌30min，研磨；混合物研磨后的粒径控制在30μm以下。
(2)过滤，包装。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)市面上的纯有机涂料不仅会影响涂料的力学性能，而且会带来一定的污染。本发明通过加入无机原料，不仅提升了涂料的硬度，并且符合环保理念。
(2)加入无机原料，有较强的位阻能力，成膜后可增加涂料丰满度。
(3)本体系涂料具备显著防火性能的同时，还一定程度上改善了韧度和耐冲击性。
(4)通过特定的比例复配，提高了功能性材料的分散性，使其充分发挥作用，并且一定程度上延长了产品的使用时间和储存时间。
(5)研发的耐温涂料短期可耐1200℃，长期可耐800℃，火烧下不会产生大量的有毒气体和烟雾，且具有较好的盐雾及耐腐蚀性能和优异的耐紫外线性能。
具体实施方式
实施例
实施例中组合物的制备原料均为市售，其中甲基聚硅氧烷购自上海凯因化工有限公司，型号为德国瓦克MSE100，硅氧键含量70％、玻璃粉购自灵寿县灵鑫矿产品加工厂，熔点为400℃，膨胀型石墨购自六工石墨，牌号lgsm，粒径13μm，钛白粉购自山东宇丰化工有限公司，云母粉购自石家庄托玛琳矿产品有限公司。
实施例1
本例提供一种环保型无机膨胀型防火涂料，所述聚硅氧烷为甲基聚硅氧烷，所述醚类溶剂为丙二醇丁醚，无机填料为玻璃粉，功能性碳材料为膨胀型石墨，所述钛酸酯类催化剂为钛酸-4-异丙酯、发泡防火材料为磷酸二氰铵和三聚氰胺，多元醇为季戊四醇和双季戊四醇，助剂为钛白粉和云母粉。
所述环保型无机膨胀型防火涂料按重量份计包括18份甲基聚硅氧烷、30份丙二醇丁醚、12份玻璃粉、4份膨胀型石墨、3份磷酸二氰铵、5份三聚氰胺、3份季戊四醇、5份双季戊四醇、20份钛白粉、10份云母粉、10份钛酸-4-异丙酯。
本例还提供了一种环保型无机膨胀型防火涂料的制备工艺，包括以下步骤：(1)加入上述涂料的原料，得到混合物，搅拌30min，研磨；混合物研磨后的粒径控制在25μm；(2)过滤，包装。
实施例2
本例提供一种环保型无机膨胀型防火涂料，所述聚硅氧烷为甲基聚硅氧烷，所述醚类溶剂为丙二醇丁醚，无机填料为玻璃粉，功能性碳材料为膨胀型石墨，所述钛酸酯类催化剂为钛酸-4-异丙酯、发泡防火材料为磷酸二氰铵和三聚氰胺，多元醇为季戊四醇和双季戊四醇，助剂为钛白粉和云母粉。
所述环保型无机膨胀型防火涂料按重量份计包括15份甲基聚硅氧烷、35份丙二醇丁醚、10份玻璃粉、5份膨胀型石墨、4份磷酸二氰铵、4份三聚氰胺、8份季戊四醇、5份双季戊四醇、20份钛白粉、8份云母粉、10份钛酸-4-异丙酯。
本例还提供了一种环保型无机膨胀型防火涂料的制备工艺，包括以下步骤：(1)加入上述涂料的原料，得到混合物，搅拌30min，研磨；混合物研磨后的粒径控制在25μm；(2)过滤，包装。
实施例3
本例提供一种环保型无机膨胀型防火涂料，所述聚硅氧烷为甲基聚硅氧烷，所述醚类溶剂为丙二醇丁醚，无机填料为玻璃粉，功能性碳材料为膨胀型石墨，所述钛酸酯类催化剂为钛酸-4-异丙酯、发泡防火材料为磷酸二氰铵和三聚氰胺，多元醇为季戊四醇和双季戊四醇，助剂为钛白粉和云母粉。
所述环保型无机膨胀型防火涂料按重量份计包括11份甲基聚硅氧烷、22份丙二醇丁醚、11份玻璃粉、1份膨胀型石墨、6份磷酸二氰铵、6份三聚氰胺、3份季戊四醇、4份双季戊四醇、8份钛白粉、8份云母粉、8份钛酸-4-异丙酯。
本例还提供了一种环保型无机膨胀型防火涂料的制备工艺，包括以下步骤：(1)加入上述涂料的原料，得到混合物，搅拌30min，研磨；混合物研磨后的粒径控制在25μm；(2)过滤，包装。
实施例4
本例提供一种环保型无机膨胀型防火涂料，所述聚硅氧烷为甲基聚硅氧烷，所述醚类溶剂为丙二醇丁醚，无机填料为玻璃粉，功能性碳材料为膨胀型石墨，所述钛酸酯类催化剂为钛酸-4-异丙酯、发泡防火材料为磷酸二氰铵和三聚氰胺，多元醇为季戊四醇和双季戊四醇，助剂为钛白粉和云母粉。
所述环保型无机膨胀型防火涂料按重量份计包括27份甲基聚硅氧烷、38份丙二醇丁醚、22份玻璃粉、30份膨胀型石墨、7份磷酸二氰铵、8份三聚氰胺、8份季戊四醇、8份双季戊四醇、27份钛白粉、14份云母粉、14份钛酸-4-异丙酯。
本例还提供了一种环保型无机膨胀型防火涂料的制备工艺，包括以下步骤：(1)加入上述涂料的原料，得到混合物，搅拌30min，研磨；混合物研磨后的粒径控制在25μm；(2)过滤，包装。
实施例5
本例提供一种环保型无机膨胀型防火涂料，所述聚硅氧烷为甲基聚硅氧烷，所述醚类溶剂为丙二醇丁醚，无机填料为玻璃粉，功能性碳材料为膨胀型石墨，所述钛酸酯类催化剂为钛酸-4-异丙酯、发泡防火材料为磷酸二氰铵和三聚氰胺，多元醇为季戊四醇和双季戊四醇，助剂为钛白粉和云母粉。
所述环保型无机膨胀型防火涂料按重量份计包括18份甲基聚硅氧烷、30份丙二醇丁醚、2份玻璃粉、4份膨胀型石墨、3份磷酸二氰铵、5份三聚氰胺、3份季戊四醇、5份双季戊四醇、20份钛白粉、10份云母粉、10份钛酸-4-异丙酯。
本例还提供了一种环保型无机膨胀型防火涂料的制备工艺，包括以下步骤：(1)加入上述涂料的原料，得到混合物，搅拌30min，研磨；混合物研磨后的粒径控制在25μm；(2)过滤，包装。
性能测试：
1、火烧体积膨胀率测试：对实施例1-5得到的环保型无机膨胀型防火涂料400℃火烧15min后，计算体积膨胀的倍数；
2、不燃等级测试：按照国标GB8624-97进行测试；
3、QUV人工老化测试：按照JIS K 5600-7-8标准进行测试；
4、盐雾腐蚀：按照ASTMB117标准进行测试；
5、耐火等级：涂料涂刷厚度1.5mm按照GBT9978-1999标准进行测试；
6、附着力：按照标准GBT9286-1998通过百格法测试涂料附着力。
表1
Figure BDA0003430265520000061
可知，实施例1-3得到的环保型无机膨胀型防火涂料具有优异的性能。

Claims (10)

1.一种环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述环保型无机膨胀型防火涂料包括聚硅氧烷、醚类溶剂、无机填料、功能性碳材料、无机阻燃剂、发泡防火材料、多元醇、钛酸酯类催化剂、助剂。
2.根据权利要求1所述的环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述聚硅氧烷选自甲基聚硅氧烷、丙烯酸聚硅氧烷、二甲基二苯基聚硅氧烷的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述聚硅氧烷中硅氧键的含量为50-90％。
4.根据权利要求3所述的环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述醚类溶剂选自丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述无机填料选自玻璃粉、滑石粉、碳酸钙的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述玻璃粉的熔点为300-600℃。
7.根据权利要求3所述的环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述功能性碳材料选自膨胀型石墨、碳纳米管、石墨烯的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述膨胀型石墨的粒径为5-50μm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的环保型无机膨胀型防火涂料，其特征在于，所述钛酸酯类催化剂选自正钛酸丁酯、钛酸-4-异丙酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯、聚钛酸丁酯的一种或多种。
10.一种根据权利要求1所述的环保型无机膨胀型防火涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)加入聚硅氧烷、醚类溶剂、无机填料、功能性碳材料、无机阻燃剂、发泡防火材料、多元醇、钛酸酯类催化剂、助剂，搅拌30min，研磨；(2)过滤，包装。
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