CN115433479A - 一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法 - Google Patents

一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法，其包括利用氨水和磷酸预制磷酸二氢铵溶液，利用氢氧化铝与磷酸预制磷酸二氢铝溶液，利用硅溶胶与铝溶胶预制混合粘稠胶液。本发明效果该防火涂料遇火后可高度陶瓷化，通过生成耐高温的莫来石、磷酸铝陶瓷及含硼玻璃来提高抗烧穿能力，能够耐丁烷火焰(1200‑1300℃)直喷2小时，遇火面结构致密无熔坑产生；基于此外层致密、内部多密闭气孔的高度陶瓷化结构，该防火涂料展现出优异的隔热性能，在丁烷火焰直喷2小时后涂层背面温度依旧不高于220℃；该涂料在遇火后完全不燃，且基本不发烟，展现出高度的环境友好性。

Description

一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法
技术领域
本发明涉及防火涂料技术领域，具体为一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法。
背景技术
根据防火机理，阻燃涂料通常分为非膨胀型涂料和膨胀型涂料。非膨胀型涂料通过其低导热系数提高耐火时间，不可燃但通常较厚。这种厚涂料质量高、成本高，通常用于承重建筑结构超长时间的防火。相比之下，膨胀型涂层因其厚度薄、重量轻、装饰性好和成本低而更具吸引力，被广泛应用于各种防火场合。该涂料通常以有机溶剂或水作为分散剂，以聚合物树脂或乳液作为成膜剂，通过添加阻燃剂、发泡剂、炭化剂和其他助剂而合成的。在火焰的作用下，涂层可以剧烈发泡，形成可燃的蜂窝状或海绵状隔热炭层，切断基材与空气的接触，阻断传热，达到阻燃隔热的效果。树脂基发泡涂料(如环氧树脂、聚乙烯树脂、含硅树脂、苯并恶嗪树脂、聚氨酯树脂等)和水性乳液发泡涂料(如丙烯酸、苯乙烯丙烯酸、辛基酚聚氧乙烯醚、环氧乳液等)是典型的膨胀型涂料，已成为现代功能材料的研究热点。它们表现出优异的阻燃和隔热性能。由于它们含有许多有机成分，特别是当三聚氰胺(MEL)和季戊四醇(PER)是主要添加剂时，这些流行的膨胀型涂料通常会释放大量烟气甚至有毒气体。因此，添加抑烟剂，如多壁碳纳米管、蒙脱石、高岭土、纳米二氧化硅以及其他无机填料，对于减少烟雾产生是必要的。然而，尽管添加抑烟剂可以取得一定的效果，但不能从本质上解决发烟问题，遇火后仍然存在严重的环境问题。因此，开发无烟、无毒、高环境友好型的新型阻燃隔热涂料具有重要意义。
磷酸盐胶(磷酸铝最为典型)具有高粘性、高流动性、可成膜、常温固化、耐候性好、遇火不燃等优良的特点，是一种潜在的阻燃涂料基体。同时，由于磷酸盐胶中存在较多的羟基及结合水，在高温条件下可发泡成多孔结构，因此它常用于制备多孔陶瓷。这为新型可发泡涂料的研发提供了新的思路。此外，磷酸盐胶在受热过程中，分解产物可耐火和耐热至1300℃以上，且分解过程不会释放烟气，这有利于作为绿色阻燃涂料的基体。然而，关于磷酸盐胶基阻燃可膨胀涂料的报道极少。因此，利用磷酸盐胶来制备可遇火高度陶瓷化、无烟无毒的新型阻燃隔热涂料是极具创新性的，而如何调控配方来平衡发泡可膨胀与高度陶瓷化是制备该新型涂料的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料，包括按顺序进行的下列步骤：1)利用氨水和磷酸预制磷酸二氢铵溶液；2)利用氢氧化铝与磷酸预制磷酸二氢铝溶液；3)利用硅溶胶与铝溶胶预制混合粘稠胶液；4)利用四水合磷酸铵、氧化硅、硼酸、碳化硼、草酸、水、羧甲基纤维素钠预制黑棕色粘稠膏状物；5)最后按照比例将上述胶液混合制备阻燃隔热涂料。
优选的，1)将氨水与浓磷酸按照摩尔比0.9-1.15:1混合置于高压反应釜内，在60～80℃下反应3-4小时后，通过加入氨水或磷酸，将PH调制4.5-5.5之间，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铵溶液；
2)将浓磷酸的浓度稀释至55％～65％，然后将氢氧化铝与磷酸按照摩尔比为1:2.7-3.3进行混合充分搅拌，然后置于高压反应釜内在100-120℃条件下反应3-4小时后，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铝溶液；
3)将硅溶胶与铝溶胶按照硅铝摩尔比为1:1.75-2.25进行混合，利用机械搅拌在300-500r/min的转速下搅拌3-5小时后，得到粘稠胶液；
4)将四水合磷酸铵、氧化硅、硼酸、碳化硼按照质量比为3.5-5.5:2.25-3.75:0.75-1.25:1-1.5进行混合，利用星型球磨机在300-400r/min转速下球磨4-6小时，然后将均匀混合料、草酸、水、羧甲基纤维素钠按照质量比为2.5-3.5:0.75-1:5-6.5:0.3-0.5进行混合，利用机械搅拌在500-600r/min的转速下搅拌4-6小时，得到黑棕色粘稠膏状物；
5)将步骤(1)制备的磷酸二氢铵溶液、步骤(2)制备的磷酸二氢铝溶液、步骤(3)制备的硅铝溶胶混合粘稠胶液、步骤(4)制备的黑棕色粘稠膏状物、消泡剂按照质量比0.25-0.35:0.85-1.25:0.4-0.6:1.65-2.15:0.025-0.05进行混合，利用机械搅拌在500-700r/min的转速下搅拌6-8小时，得到最终的阻燃隔热涂料。
6)步骤(5)所制备的阻燃隔热涂料在进行刷涂前，需向涂料内掺入质量比为1％-3％的氧化镁，以促进涂料在刷涂后的固化速率，在室温下静置过夜即可固化。
优选的，步骤(1)中的氨水的浓度为25-28％，步骤(1)与步骤(2)中的浓磷酸的浓度均为85％，这两种原料均为常规化学药品可直接购得。
优选的，步骤(2)中的氢氧化铝为分析纯，纯度高于99％，粒径为M2.5-M3.5。
优选的，步骤(3)中的硅溶胶与铝溶胶的固含量分别为25％-30％与20％-25％，各溶胶的纯度均高于99％。
优选的，步骤(4)中的四水合磷酸铵、硼酸、草酸及羧甲基纤维素钠均为分析纯，纯度高于99％，可以是任何化学药品品牌；氧化硅与碳化硼为非标矿物，粒径均为M1.5-M2.5。
优选的，步骤(5)中的消泡剂均为市面在售的HY-745型号。
优选的，步骤(6)中的氧化镁粉为分析纯，纯度高于99％，粒径为M2.5-M3.5。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通用性高，该涂料可适用于金属材质、玻璃钢、木制品、纤维布、有机制品等多种材料表面，且界面粘附性好；
2、本发明阻燃隔热效果优异，在丁烷火焰(1200-1300℃)喷射2小时后，涂层背后的温度不高于220℃；
3、本发明遇火完全不燃，几乎不发烟，具有高度的环境友好性。
4、本发明遇火后的高温产物为莫来石陶瓷、氧化铝陶瓷及部分含硼高温玻璃，抗烧穿能力优异。在1200～1300℃火焰下灼烧2小时后，遇火表面无大熔坑出现。
5、本发明遇火灼烧后表面致密无明显孔洞，且胶层内部有很多闭气孔出现，极大地降低了涂层的热导率，这种结构方式是该涂层具有高隔热效果的原因。
6、本发明具有一定的发泡性，对于刷涂的厚度为1mm左右的涂层，在丁烷喷枪火焰(1200～1300℃)下可膨胀到高约10mm。
附图说明
图1是实施例1所制备的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料在2小时内的阻燃隔热效果。(涂覆基底为薄钢板)；
图2是实施例1所制备的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料最外层在丁烷火焰直吹下的照片；
图3为实施例1所制备的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料在丁烷火焰下灼烧2小时后最外层的组分XRD分析；
图4为实施例1所制备的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料在丁烷火焰下灼烧2小时后最外层的组分IR分析；
图5为实施例1所制备的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料在遇火前后的外貌照片对比；
图6为实施例1所制备的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料在丁烷火焰下灼烧2小时后的横截面的微观结构分析；
图7为实施例1所制备的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料在遇火前后的厚度变化对比。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法，具体包括以下步骤：
1)将氨水与浓磷酸按照摩尔比1:1混合置于高压反应釜内，在80℃下反应3小时后，通过加入适量氨水，将PH调制5左右，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铵溶液；
2)将浓磷酸的浓度稀释至60％，然后将氢氧化铝与磷酸按照摩尔比为1:3进行混合充分搅拌，然后置于高压反应釜内在120℃条件下反应3小时后，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铝溶液；
3)将硅溶胶与铝溶胶按照硅铝摩尔比为1:2进行混合，利用机械搅拌在300r/min的转速下搅拌5小时后，得到粘稠胶液；
4)将四水合磷酸铵、氧化硅、硼酸、碳化硼按照质量比为5:3.75:1:1进行混合，利用星型球磨机在350r/min转速下球磨5小时，然后将均匀混合料、草酸、水、羧甲基纤维素钠按照质量比为3:1:5:0.3进行混合，利用机械搅拌在500r/min的转速下搅拌6小时，得到黑棕色粘稠膏状物；
5)将步骤(1)制备的磷酸二氢铵溶液、步骤(2)制备的磷酸二氢铝溶液、步骤(3)制备的硅铝溶胶混合粘稠胶液、步骤(4)制备的黑棕色粘稠膏状物、消泡剂按照质量比0.25:1:0.5:1.75:0.025进行混合，利用机械搅拌在600r/min的转速下搅拌6小时，得到最终的阻燃隔热涂料。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法，具体包括以下步骤：
1)将氨水与浓磷酸按照摩尔比1.15:1混合置于高压反应釜内，在70℃下反应4小时后，通过加入适量磷酸，将PH调制4.5左右，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铵溶液；
2)将浓磷酸的浓度稀释至65％，然后将氢氧化铝与磷酸按照摩尔比为1:3.3进行混合充分搅拌，然后置于高压反应釜内在100℃条件下反应4小时后，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铝溶液；
3)将硅溶胶与铝溶胶按照硅铝摩尔比为1:2.25进行混合，利用机械搅拌在500r/min的转速下搅拌4小时后，得到粘稠胶液；
4)将四水合磷酸铵、氧化硅、硼酸、碳化硼按照质量比为5.5:2.25:0.75:1.5进行混合，利用星型球磨机在400r/min转速下球磨4小时，然后将均匀混合料、草酸、水、羧甲基纤维素钠按照质量比为3.5:0.75:6.5:0.5进行混合，利用机械搅拌在600r/min的转速下搅拌4小时，得到黑棕色粘稠膏状物；
5)将步骤(1)制备的磷酸二氢铵溶液、步骤(2)制备的磷酸二氢铝溶液、步骤(3)制备的硅铝溶胶混合粘稠胶液、步骤(4)制备的黑棕色粘稠膏状物、消泡剂按照质量比0.35:1.25:0.4:2.15:0.05进行混合，利用机械搅拌在700r/min的转速下搅拌6小时，得到最终的阻燃隔热涂料。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法，具体包括以下步骤：
1)将氨水与浓磷酸按照摩尔比0.9:1混合置于高压反应釜内，在60℃下反应4小时后，通过加入适量氨水，将PH调制6.5左右，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铵溶液；
2)将浓磷酸的浓度稀释至55％，然后将氢氧化铝与磷酸按照摩尔比为1:2.7进行混合充分搅拌，然后置于高压反应釜内在110℃条件下反应4小时后，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铝溶液；
3)将硅溶胶与铝溶胶按照硅铝摩尔比为1:1.75进行混合，利用机械搅拌在400r/min的转速下搅拌3小时后，得到粘稠胶液；
4)将四水合磷酸铵、氧化硅、硼酸、碳化硼按照质量比为3.5:3:1.25:1进行混合，利用星型球磨机在300r/min转速下球磨4小时，然后将均匀混合料、草酸、水、羧甲基纤维素钠按照质量比为2.5:0.75:6:0.4进行混合，利用机械搅拌在550r/min的转速下搅拌5小时，得到黑棕色粘稠膏状物；
5)将步骤(1)制备的磷酸二氢铵溶液、步骤(2)制备的磷酸二氢铝溶液、步骤(3)制备的硅铝溶胶混合粘稠胶液、步骤(4)制备的黑棕色粘稠膏状物、消泡剂按照质量比0.25:0.85:0.6:1.65:0.03进行混合，利用机械搅拌在500r/min的转速下搅拌8小时，得到最终的阻燃隔热涂料。
实验过程与说明
在本发明提供的一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法当中，磷酸二氢铝溶液与硅/铝混合溶胶作为涂料的主要成膜物与粘结相，可为多种被保护基材提供有效的界面粘结强度。磷酸二氢铝除与硅/铝溶胶通过氢键进行络合共同形成凝胶外，还通过氧化镁的引入来促凝，这可增大涂层基体分子链结构并稳固涂层内含水量。同时，磷酸二氢铝与硅/铝凝胶在遇火过程中分解，一方面可进行发泡。另一方面为耐高温陶瓷的生成提供磷源、硅源与铝源。磷酸二氢铵与四水合磷酸铵是主要的发泡剂或造孔剂，其中前者是以溶剂形式添加以强化基体发泡，后者是以添加剂形式引入以提高涂层的发泡性。草酸与硼酸在一定程度上也起到发泡的作用。但草酸最主要的功能是将黑色膏状物调整成酸性，以提高黑色膏状物与磷酸二氢铵及磷酸二氢铝溶液的共混度，提升涂料悬浮性。硼酸与碳化硼在遇火过程中分别通过分解与氧化来生成熔融的氧化硼，液体氧化硼可以修复裂缝与气孔，增加闭气孔占比，提升涂层的隔热效果。此外，熔融的氧化硼还会与氧化硅及氧化铝反应生成耐高温的含硼玻璃(多为硼硅铝玻璃)。氧化硅粉一方面作为涂层的耐温剂，另一方面为耐高温莫来石陶瓷及含硼玻璃的生成提供硅源。羧甲基纤维素钠用于提升黑色粘稠膏状物的粘度。
为了验证上述实施例提供的阻燃隔热涂料的效果，本发明人进行了如下实验：
1)将经过打磨清洗并干燥后的薄钢板平铺于平整无暇的玻璃板上，被保护面朝上放置；
2)在实施例1制备的涂料内掺入2％的氧化镁，手动搅拌均匀；
2)将上述涂料先用毛刷简单涂抹于被保护面上，然后利用涂布器均匀涂覆，固化后的涂层厚度控制在1mm；
3)将涂抹均匀的带涂层的薄钢板置于室温条件下固化过夜；
4)阻燃隔热性能测试：利用丁烷火焰喷枪(1200℃～1300℃)直吹涂敷涂层的薄钢板，利用红外测温仪测试火焰直吹部位温度，同时利用热电偶测温仪检测薄钢板受火背面的温度，如图1所示。同时，对遇火部位进行拍照，如图2所示，图2发白位置实际为红色。
由图1可知，对于实施例1制备的遇火高度陶瓷化涂料所涂覆的钢板，在遇火后第10～40分钟内，涂层背面温度保持在220-240℃；在遇火40分钟至2小时内，涂层背面温度维持在220℃以下。由图2可知，在遇火全程，受火点位置结构致密，无裂纹及熔坑出现。
6)涂层遇火后的组分分析：利用XRD测试仪(D/Max2500v/PC,Rigaku)分析丁烷火焰直喷2小时后的实施例1所制备的遇火高度陶瓷化涂料的成分，所获得的XRD图谱如图3所示；
由图3可知，磷酸铝、莫来石及氧化硅陶瓷是涂层的主要成分，显示出高度的陶瓷化，这可显著提高涂层的抗烧蚀性能和强度。磷酸铝的生成来自于涂料内的磷酸盐与铝溶胶的分解产物之间的反应，莫来石的生成来自于氧化硅(包括添加的氧化硅粉以及硅溶胶的分解产物)与氧化铝(铝溶胶的分解产物)的反应。在该XRD图谱上未发现含硼陶瓷相的生成，这意味着硼源参与了生成含硼玻璃的反应。
7)涂层遇火后的红外图谱分析：利用傅里叶红外光谱仪(Nicolet5700)分析丁烷火焰直喷2小时后的实施例1所制备的遇火高度陶瓷化涂料内的成键情况，以证明含硼玻璃的存在，如图4所示。
由图4可知，Al-O、Si-O与P-O键清晰可见，与上述XRD结果一一对应。此外，在1450cm-1波数位置的B-O键属于典型的含硼玻璃的红外吸收峰，这有利地证明了含硼玻璃的存在。
8)涂层遇火前后外观形貌的观察：利用肉眼观察丁烷火焰灼烧前后的实施例1所制备的遇火高度陶瓷化涂料的表面形貌，如图5所示。
由图5可知，涂料遇火后最外层具有较高的完整度，无明显气孔与裂纹的生成，表现出优异的抗烧穿能力。
9)涂层遇火后内部微观形貌的观察：利用扫描电子显微镜观察丁烷火焰直喷2小时后的实施例1所制备的遇火高度陶瓷化涂料内部(横截面)的微观形貌，如图6所示；
由图6可知，涂层内部展现出明显的多孔结构，这些气孔的尺寸大约为100-300μm，且这些气孔是密闭的。密闭气孔组成的结构具有更好的隔热效果。
10)发泡膨胀性考察：对比涂抹实施例1所制备的遇火高度陶瓷化涂料涂敷于薄钢板上形成的涂层在遇火前后的厚度，如图7所示。
由图7可知，在遇火前涂层的厚度约为1mm，遇火后的厚度膨胀至10mm，展现出优异的可膨胀效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法，其特征在于：所述的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：1)利用氨水和磷酸预制磷酸二氢铵溶液；2)利用氢氧化铝与磷酸预制磷酸二氢铝溶液；3)利用硅溶胶与铝溶胶预制混合粘稠胶液；4)利用四水合磷酸铵、氧化硅、硼酸、碳化硼、草酸、水、羧甲基纤维素钠预制黑棕色粘稠膏状物；5)最后按照比例将上述胶液混合制备阻燃隔热涂料。
2.一种遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料制备方法，其特征在于：
1)将氨水与浓磷酸按照摩尔比0.9-1.15:1混合置于高压反应釜内，在60～80℃下反应3-4小时后，通过加入氨水或磷酸，将PH调制4.5-5.5之间，然后在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铵溶液；
2)将浓磷酸的浓度稀释至55％～65％，然后将氢氧化铝与磷酸按照摩尔比为1:2.7-3.3进行混合充分搅拌，然后置于高压反应釜内在100-120℃条件下反应3-4小时后，在室温条件下离心滤掉残渣，得到澄清的酸性磷酸二氢铝溶液；
3)将硅溶胶与铝溶胶按照硅铝摩尔比为1:1.75-2.25进行混合，利用机械搅拌在300-500r/min的转速下搅拌3-5小时后，得到粘稠胶液；
4)将四水合磷酸铵、氧化硅、硼酸、碳化硼按照质量比为3.5-5.5:2.25-3.75:0.75-1.25:1-1.5进行混合，利用星型球磨机在300-400r/min转速下球磨4-6小时，然后将均匀混合料、草酸、水、羧甲基纤维素钠按照质量比为2.5-3.5:0.75-1:5-6.5:0.3-0.5进行混合，利用机械搅拌在500-600r/min的转速下搅拌4-6小时，得到黑棕色粘稠膏状物；
5)将步骤(1)制备的磷酸二氢铵溶液、步骤(2)制备的磷酸二氢铝溶液、步骤(3)制备的硅铝溶胶混合粘稠胶液、步骤(4)制备的黑棕色粘稠膏状物、消泡剂按照质量比0.25-0.35:0.85-1.25:0.4-0.6:1.65-2.15:0.025-0.05进行混合，利用机械搅拌在500-700r/min的转速下搅拌6-8小时，得到最终的阻燃隔热涂料。
6)步骤(5)所制备的阻燃隔热涂料在进行刷涂前，需向涂料内掺入质量比为1％-3％的氧化镁，以促进涂料在刷涂后的固化速率，在室温下静置过夜即可固化。
3.根据权利要求2所述的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的氨水的浓度为25-28％，步骤(1)与步骤(2)中的浓磷酸的浓度均为85％，这两种原料均为常规化学药品可直接购得。
4.根据权利要求2所述的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的氢氧化铝为分析纯，纯度高于99％，粒径为M2.5-M3.5。
5.根据权利要求2所述的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中的硅溶胶与铝溶胶的固含量分别为25％-30％与20％-25％，各溶胶的纯度均高于99％。
6.根据权利要求2所述的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中的四水合磷酸铵、硼酸、草酸及羧甲基纤维素钠均为分析纯，纯度高于99％，可以是任何化学药品品牌；氧化硅与碳化硼为非标矿物，粒径均为M1.5-M2.5。
7.根据权利要求2所述的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中的消泡剂均为市面在售的HY-745型号。
8.根据权利要求2所述的遇火高度陶瓷化的磷酸盐胶基阻燃隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(6)中的氧化镁粉为分析纯，纯度高于99％，粒径为M2.5-M3.5。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049316A (en) * 1988-06-10 1991-09-17 Kohmix Co., Ltd. Water-soluble, film-forming inorganic compounds, fireproof and fire-resistant composites and fire-resistant, flexible, sheet composite covering materials formed by the use of the compounds, and process for preparing fire-resistant coverings
JP2001192616A (ja) * 1999-11-05 2001-07-17 Jsr Corp コーティング組成物
WO2005061218A1 (en) * 2003-11-19 2005-07-07 Applied Thin Films, Inc. Aluminum phosphate compounds, compositions, materials and related metal coatings
WO2011100288A2 (en) * 2010-02-09 2011-08-18 Latitude 18, Inc. Phosphate bonded composites and methods
CN103274617A (zh) * 2013-04-26 2013-09-04 上海钫淦冶金科技有限公司 一种磷酸二氢铝纳微粘结剂及其制备方法
CN103740284A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 武汉双虎涂料有限公司 一种耐高温复合无机粘结剂及其制备方法与应用
CN104341808A (zh) * 2014-11-05 2015-02-11 海南大学 一种常温自固化无机磷酸盐防腐蚀涂料及其制备方法和使用方法
CN105315743A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 金承黎 触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及制备方法
CN110591424A (zh) * 2019-10-29 2019-12-20 中国民航大学 一种磷酸铝胶基无卤高膨胀型阻燃隔热防火涂料制备方法
CN114574013A (zh) * 2022-05-06 2022-06-03 天津三环乐喜新材料有限公司 一种高附着力磁体无机膨胀涂层

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049316A (en) * 1988-06-10 1991-09-17 Kohmix Co., Ltd. Water-soluble, film-forming inorganic compounds, fireproof and fire-resistant composites and fire-resistant, flexible, sheet composite covering materials formed by the use of the compounds, and process for preparing fire-resistant coverings
JP2001192616A (ja) * 1999-11-05 2001-07-17 Jsr Corp コーティング組成物
WO2005061218A1 (en) * 2003-11-19 2005-07-07 Applied Thin Films, Inc. Aluminum phosphate compounds, compositions, materials and related metal coatings
WO2011100288A2 (en) * 2010-02-09 2011-08-18 Latitude 18, Inc. Phosphate bonded composites and methods
CN103274617A (zh) * 2013-04-26 2013-09-04 上海钫淦冶金科技有限公司 一种磷酸二氢铝纳微粘结剂及其制备方法
CN103740284A (zh) * 2014-01-06 2014-04-23 武汉双虎涂料有限公司 一种耐高温复合无机粘结剂及其制备方法与应用
CN105315743A (zh) * 2014-07-29 2016-02-10 金承黎 触变性胶体为模板剂的纳米多孔防腐隔热涂料及制备方法
CN104341808A (zh) * 2014-11-05 2015-02-11 海南大学 一种常温自固化无机磷酸盐防腐蚀涂料及其制备方法和使用方法
CN110591424A (zh) * 2019-10-29 2019-12-20 中国民航大学 一种磷酸铝胶基无卤高膨胀型阻燃隔热防火涂料制备方法
CN114574013A (zh) * 2022-05-06 2022-06-03 天津三环乐喜新材料有限公司 一种高附着力磁体无机膨胀涂层

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG ZHANG等: "Anticorrosion Property of Chemically Bonded Phosphate Ceramic Coatings with Silica Sol", vol. 571, pages 1 - 7 *
王晓婧等: "钢坯热轧高温防护功能涂层研究及应用进展", vol. 10, no. 05, pages 1030 - 1040 *

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