CN115305000A - 一种耐高温火焰冲击的发泡涂层及制备方法 - Google Patents

一种耐高温火焰冲击的发泡涂层及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温火焰冲击的发泡涂层及制备方法，该发泡涂层包括以下质量份数的成分组成：聚磷酸铵、三聚氰胺、树脂性聚合物、脂肪醇聚氧化乙烯、有机硅树脂、氢氧化铝、高岭土、硼酸钠份、偏磷酸钠、陶瓷微珠、钛白粉、乙醇、异丙醇；该制备方法包括：向高速分散机中加入树脂性聚合物、脂肪醇聚氧化乙烯及有机硅树脂乳液，并使用高速分散机进行分散；粉碎聚磷酸铵、三聚氰胺、氢氧化铝、高岭土、硼酸钠、偏磷酸钠及钛白粉后，加入高速分散机；向高速分散机中加入陶瓷微球；向高速分散机中加入乙醇及异丙醇；使用溶剂稀释涂料；用喷涂机对待喷涂零件进行喷涂；加热固化。本发明提供的发泡涂层满足了恶劣工况下使用要求。

Description

一种耐高温火焰冲击的发泡涂层及制备方法
技术领域
本发明涉及防火阻燃技术领域，提供一种能够耐受1200℃火焰并抵抗高速气流冲刷的发泡阻燃涂层，具体来说，涉及一种耐高温火焰冲击的发泡涂层及制备方法。
背景技术
聚合物材料在建筑装饰、电工电子领域的广泛使用，使火灾的危险性大大增加。因此，需要对聚合物材料进行阻燃化改性。传统的阻燃材料中使用含卤阻燃剂，其具有优异的阻燃性能，但同时也产生大量的腐蚀性和有毒气体，由此而引发的二噁英问题，使它们受到人们的谨慎对待，特别是在一些高新技术产业中，含卤阻燃剂的应用己受到限制。所以无卤、低烟、低毒和对环境友好的，新型阻燃材料的应用愈发广泛。其中最为人们所看好和具有工程应用前景的新型高效、无毒的阻燃涂层是膨胀型阻燃涂层，常用于建筑物钢结构防火。
但是目前市场上所用的防火涂层，温度阻隔效果差，所形成的炭泡沫松软易碎，无法满足在特殊情况下的防火应用，例如燃气管道泄漏、发动机燃烧仓防护、锂电池防护等产生高速高温气体的燃烧工况。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种耐高温火焰冲击的发泡涂层及制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种耐高温火焰冲击的发泡涂层，该发泡涂层包括以下质量份数的成分组成：
聚磷酸铵10-20份；
三聚氰胺10-20份；
树脂性聚合物20-30份；
脂肪醇聚氧化乙烯1-3份；
有机硅树脂30-50份；
氢氧化铝10-30份；
高岭土5-10份；
硼酸钠1-3份；
偏磷酸钠3-8份；
陶瓷微珠5-8份；
钛白粉5-10份；
乙醇10-20份；
异丙醇10-20份。
进一步的，所述有机硅树脂包括甲基苯基有机硅树脂、甲基硅树脂、乙基硅树脂和芳基硅树脂中的至少一种。
进一步的，所述有机硅树脂的混合形式为水性非离子型乳液或溶剂型溶液或乳液型乳液或完全的硅树脂本体，配方所使用的有机硅树脂的有效树脂质量分数为40％。
进一步的，所述树脂性聚合物包括苯并噁嗪树脂、酚醛树脂、类酚醛树脂及改性酚醛树脂中的至少一种。
进一步的，所述陶瓷微球的直径设置为10-30微米，所述陶瓷微球的堆积密度低于0.25g/cm3，且所述陶瓷微球分散时，使用塑料分散盘。
进一步的，所述钛白粉设置为金红石钛白，所述高岭土设置为高纯度类型。
根据本发明的另一方面，提供了一种耐高温火焰冲击的发泡涂层的制备方法，该制备工艺包括以下步骤：
S1、按配比称取各原料，向高速分散机中加入树脂性聚合物、脂肪醇聚氧化乙烯及有机硅树脂乳液，并使用高速分散机进行分散，高速分散机转速为800r/min，分散时间为15min；
S2、向粉碎机中加入聚磷酸铵、三聚氰胺、氢氧化铝、高岭土、硼酸钠、偏磷酸钠及钛白粉，且通过破碎机进行混合均匀，并在过300目筛网之后，加入高速分散机中继续分散15min；
S3、向高速分散机中加入陶瓷微球；
S4、向高速分散机中加入乙醇及异丙醇并混合10min后，完成涂料配置；
S5、使用溶剂将步骤S4混合后的涂料稀释至涂-4黏度60-120s，且静置10-15min脱泡；
S6、用喷涂机对待喷涂零件进行喷涂，每次喷涂0.3-0.5mm厚，且施工间隔时间以上次涂料表干为标准，同时循环直至喷涂到设计厚度，最后一次喷涂完成后，完全干透；
S7、将零件放进烘房进行加热固化。
进一步的，所述陶瓷微球使用塑料分散盘分散，分散转速为300r/min，分散时间为20min。
进一步的，所述使用溶剂将步骤S4混合后的涂料稀释至涂-4黏度60-120s时，溶剂包括乙醇及异丙醇，且乙醇及异丙醇的比例为2:1。
进一步的，所述将零件放进烘房进行加热固化时，固化温度为180℃，固化时间为20min。
本发明的有益效果为：
1、本发明的一种可陶瓷化的膨胀型防火涂料，使用硅树脂配合陶瓷化填料对炭泡沫进行增强，在超高温环境下形成能够抵抗气流冲刷的稳定的防火结构，解决了现有防火涂层不耐高压气体火焰冲击的技术问题，使该防火涂层能够在燃气泄漏、火箭发射、危化防火等恶劣工况下满足使用要求。
2、本发明使用改性有机硅树脂，获得良好的表面疏水效果，涂层具有耐水性，吸水率≤1％，具有优良的防潮防吸湿功能；
3、本发明为解决火焰热量对基材的影响，采用发泡涂层进行隔热，涂层发泡后能够耐受1400℃以上火焰烧蚀，涂层发泡比例大于10倍，涂层在火焰下迅速膨胀成山丘状；本发明为解决涂层烧蚀后粉碎问题，使用硅树脂、陶瓷化填料，使涂层发泡膨胀后经过高温陶瓷化，发泡涂层强度增强，能够抵抗高速气流冲击，不会发生涂层碎裂脱落；本发明为解决涂层对不同基材的附着力，采用复合树脂体系，对于钢结构、复合材料、铝合金结构均具有较强附着力，粘接强度高；
4、本发明固化温度160℃-200℃，固化时间20～40min，高温固化涂层稳定性高；本发明便于喷涂，整体细度低于40微米，喷涂效果良好，表面光亮，也可用于刷涂或其他涂装方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层的制备方法的流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种耐高温火焰冲击的发泡涂层及制备方法。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，根据本发明的一个方面，提供了耐高温火焰冲击的发泡涂层，该发泡涂层包括以下质量份数的成分组成：
聚磷酸铵10-20份；
三聚氰胺10-20份；
树脂性聚合物20-30份；
脂肪醇聚氧化乙烯1-3份；
有机硅树脂(乳液)30-50份；
氢氧化铝10-30份；
高岭土5-10份；
硼酸钠1-3份；
偏磷酸钠3-8份；
陶瓷微珠5-8份；
钛白粉5-10份；
乙醇10-20份；
异丙醇10-20份。
其中，所述有机硅树脂包括甲基苯基有机硅树脂、甲基硅树脂、乙基硅树脂和芳基硅树脂中的至少一种。
其中，所述有机硅树脂的混合形式为水性非离子型乳液或溶剂型溶液或乳液型乳液或完全的硅树脂本体，配方所使用的有机硅树脂的有效树脂质量分数为40％。
其中，所述树脂性聚合物包括苯并噁嗪树脂、酚醛树脂、类酚醛树脂及改性酚醛树脂中的至少一种。
其中，所述陶瓷微球的直径设置为10-30微米，所述陶瓷微球的堆积密度低于0.25g/cm3，且所述陶瓷微球分散时，使用塑料分散盘，避免影响效果。
其中，所述钛白粉设置为金红石钛白，所述高岭土设置为高纯度类型。
实施例一
聚磷酸铵10g；
三聚氰胺10g；
树脂性聚合物20g；
脂肪醇聚氧化乙烯1g；
有机硅树脂30g；
氢氧化铝10g；
高岭土5g；
硼酸钠1g；
偏磷酸钠3g；
陶瓷微珠5g；
钛白粉5g；
乙醇10g；
异丙醇10g。
按配比称取各原料，向高速分散机中加入树脂性聚合物、脂肪醇聚氧化乙烯及有机硅树脂乳液，并使用高速分散机进行分散，高速分散机转速为800r/min，分散时间为15min；
向粉碎机中加入聚磷酸铵、三聚氰胺、氢氧化铝、高岭土、硼酸钠、偏磷酸钠及钛白粉，且通过破碎机进行混合均匀，并在过300目筛网之后，加入高速分散机中继续分散15min；
向高速分散机中加入陶瓷微球；
向高速分散机中加入乙醇及异丙醇并混合10min后，完成涂料配置；
使用溶剂将混合后的涂料稀释至涂-4黏度60-120s，且静置10-15min脱泡。
实施例二
聚磷酸铵15g；
三聚氰胺15g；
树脂性聚合物25g；
脂肪醇聚氧化乙烯2g；
有机硅树脂40g；
氢氧化铝20g；
高岭土8g；
硼酸钠2g；
偏磷酸钠5g；
陶瓷微珠7g；
钛白粉7g；
乙醇15g；
异丙醇15g。
其中，制备方法与实施例一相同。
实施例三
聚磷酸铵20g；
三聚氰胺20g；
树脂性聚合物30g；
脂肪醇聚氧化乙烯3g；
有机硅树脂50g；
氢氧化铝30g；
高岭土10g；
硼酸钠3g；
偏磷酸钠8g；
陶瓷微珠8g；
钛白粉10g；
乙醇20g；
异丙醇20g。
其中，制备方法与实施例一相同。
对比例
采用现有市售的发泡涂层产品。
实验结果
市售产品指标：
1、吸水率3-5％；
2、耐水性，涂层浸泡24小时，出现基材生锈涂层鼓包现象；
3、市售膨胀涂层在推荐使用厚度下，无法耐受冷热循环，10次以内开裂；
4、市售膨胀涂层在高速火焰冲击下，无法维持发泡形态，炭泡沫迅速破损掉落失去隔热阻隔效果；
5、市售产品的无法耐受1200℃火焰冲击，无法维持形态对基材进行保护。
上述实施例所制得的成品经测试均能达到以下技术指标：
1、吸水率≤1％，具有优良的防潮防吸湿功能；
2、耐水性：浸泡≥24小时，涂层不开裂、起层、脱落；
3、耐冷热循环试验：25次，不开裂，不脱落；
4、涂层发泡产物能够抵抗高压气流，气流强度≥1MPa；
5、耐火性能1200℃火焰冲击：3mm厚度耐火极限≥2h，5mm厚度耐火极限≥3h。
如图1所示，根据本发明的另一方面，提供了一种耐高温火焰冲击的发泡涂层的制备方法，该制备工艺包括以下步骤：
S1、按配比称取各原料，向高速分散机中加入树脂性聚合物、脂肪醇聚氧化乙烯及有机硅树脂乳液，并使用高速分散机进行分散，高速分散机转速为800r/min，分散时间为15min；
S2、向粉碎机中加入聚磷酸铵、三聚氰胺、氢氧化铝、高岭土、硼酸钠、偏磷酸钠及钛白粉，且通过破碎机进行混合均匀，并在过300目筛网之后，加入高速分散机中继续分散15min；
S3、向高速分散机中加入陶瓷微球；
S4、向高速分散机中加入乙醇及异丙醇并混合10min后，完成涂料配置；
S5、使用溶剂将步骤S4混合后的涂料稀释至涂-4黏度60-120s，且静置10-15min脱泡；
S6、用喷涂机对待喷涂零件进行喷涂，每次喷涂0.3-0.5mm厚，且施工间隔时间以上次涂料表干为标准，同时循环直至喷涂到设计厚度，最后一次喷涂完成后，完全干透；
S7、将零件放进烘房进行加热固化。
在一个实施例中，所述陶瓷微球使用塑料分散盘分散，分散转速为300r/min，分散时间为20min。
在一个实施例中，所述使用溶剂将步骤S4混合后的涂料稀释至涂-4黏度60-120s时，溶剂包括乙醇及异丙醇，且乙醇及异丙醇的比例为2:1。
在一个实施例中，所述将零件放进烘房进行加热固化时，固化温度为180℃，固化时间为20min。
综上所述，本发明的一种可陶瓷化的膨胀型防火涂料，使用硅树脂配合陶瓷化填料对炭泡沫进行增强，在超高温环境下形成能够抵抗气流冲刷的稳定的防火结构，解决了现有防火涂层不耐高压气体火焰冲击的技术问题，使该防火涂层能够在燃气泄漏、火箭发射、危化防火等恶劣工况下满足使用要求。本发明使用改性有机硅树脂，获得良好的表面疏水效果，涂层具有耐水性，吸水率≤1％，具有优良的防潮防吸湿功能；本发明为解决火焰热量对基材的影响，采用发泡涂层进行隔热，涂层发泡后能够耐受1400℃以上火焰烧蚀，涂层发泡比例大于10倍，涂层在火焰下迅速膨胀成山丘状；本发明为解决涂层烧蚀后粉碎问题，使用硅树脂、陶瓷化填料，使涂层发泡膨胀后经过高温陶瓷化，发泡涂层强度增强，能够抵抗高速气流冲击，不会发生涂层碎裂脱落；本发明为解决涂层对不同基材的附着力，采用复合树脂体系，对于钢结构、复合材料、铝合金结构均具有较强附着力，粘接强度高；本发明固化温度160℃-200℃，固化时间20～40min，高温固化涂层稳定性高；本发明便于喷涂，整体细度低于40微米，喷涂效果良好，表面光亮，也可用于刷涂或其他涂装方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温火焰冲击的发泡涂层，其特征在于，该发泡涂层包括以下质量份数的成分组成：
聚磷酸铵10-20份；
三聚氰胺10-20份；
树脂性聚合物20-30份；
脂肪醇聚氧化乙烯1-3份；
有机硅树脂30-50份；
氢氧化铝10-30份；
高岭土5-10份；
硼酸钠1-3份；
偏磷酸钠3-8份；
陶瓷微珠5-8份；
钛白粉5-10份；
乙醇10-20份；
异丙醇10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层，其特征在于，所述有机硅树脂包括甲基苯基有机硅树脂、甲基硅树脂、乙基硅树脂和芳基硅树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层，其特征在于，所述有机硅树脂的混合形式为水性非离子型乳液或溶剂型溶液或乳液型乳液或完全的硅树脂本体，配方所使用的有机硅树脂的有效树脂质量分数为40％。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层，其特征在于，所述树脂性聚合物包括苯并噁嗪树脂、酚醛树脂、类酚醛树脂及改性酚醛树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层，其特征在于，所述陶瓷微球的直径设置为10-30微米，所述陶瓷微球的堆积密度低于0.25g/cm3，且所述陶瓷微球分散时，使用塑料分散盘。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层，其特征在于，所述钛白粉设置为金红石钛白，所述高岭土设置为高纯度类型。
7.一种耐高温火焰冲击的发泡涂层的制备方法，用于实现权利要求1-6中任一项所述的耐高温火焰冲击的发泡涂层的制备，其特征在于，该制备工艺包括以下步骤：
S1、按配比称取各原料，向高速分散机中加入树脂性聚合物、脂肪醇聚氧化乙烯及有机硅树脂乳液，并使用高速分散机进行分散，高速分散机转速为800r/min，分散时间为15min；
S2、向粉碎机中加入聚磷酸铵、三聚氰胺、氢氧化铝、高岭土、硼酸钠、偏磷酸钠及钛白粉，且通过破碎机进行混合均匀，并在过300目筛网之后，加入高速分散机中继续分散15min；
S3、向高速分散机中加入陶瓷微球；
S4、向高速分散机中加入乙醇及异丙醇并混合10min后，完成涂料配置；
S5、使用溶剂将步骤S4混合后的涂料稀释至涂-4黏度60-120s，且静置10-15min脱泡；
S6、用喷涂机对待喷涂零件进行喷涂，每次喷涂0.3-0.5mm厚，且施工间隔时间以上次涂料表干为标准，同时循环直至喷涂到设计厚度，最后一次喷涂完成后，完全干透；
S7、将零件放进烘房进行加热固化。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层的制备方法，其特征在于，所述陶瓷微球使用塑料分散盘分散，分散转速为300r/min，分散时间为20min。
9.根据权利要求7所述的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层的制备方法，其特征在于，所述使用溶剂将步骤S4混合后的涂料稀释至涂-4黏度60-120s时，溶剂包括乙醇及异丙醇，且乙醇及异丙醇的比例为2:1。
10.根据权利要求7所述的一种耐高温火焰冲击的发泡涂层的制备方法，其特征在于，所述将零件放进烘房进行加热固化时，固化温度为180℃，固化时间为20min。
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