CN116333537A - 一种防火水包砂多彩艺术涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种防火水包砂多彩艺术涂料及其制备方法，其料由分散相和连续相组成：选用易施工的防火乳液，合理的软化熔融温度设计，在火焰或高温的作用下，可以产生最佳的发泡层；在水包砂多彩艺术涂料中与高强度纤维素，保护胶形成稳定的卡屋结构，保证了产品的稳定性，且涂层致密，易于施工，耐候性好；彩点不易破碎，易于施工，保证了其能够在高气压的喷涂施工环境下对彩点不产生大的影响。可完美呈现大理石或花岗岩的装饰效果，多彩立体；使用珍珠岩作为填料以及防火阻燃剂，可以在瞬间焙烧时膨胀至20倍左右，形成具有蜂窝泡沫状结构，具有保温、隔热、不然、无毒、化学稳定性好等特征。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体领域为一种防火水包砂多彩艺术涂料及其制备方法。
背景技术
水包砂多彩艺术涂料是一种装饰效果酷似大理石、花岗岩的涂料，作为能代替大理石、花岗岩等石材的一种特殊涂料，其具有色彩丰富，施工简单，水性环保对环境危害少等优点，越来越受到人们的青睐和认可。近年来，随着市场的发展，越来越多的用户对室内外墙面的高装饰性及环保性提出更高的要求，以满足不同的艺术风格，体现舒适个性的家居环境。
近年来火灾事件频繁发生，水包砂多彩艺术涂料作为一种室内外装饰砂壁状涂料，是最先与火势接触的，而为了提高防火效果，一般会在砂壁状涂料内添加一些防火材料，如磷酸三甲苯酯等，但此类材料添加后防火效果仍然一般，故现提供一种耐候性好、防火等级高的水包砂多彩艺术涂料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防火水包砂多彩艺术涂料及其制备方法以解决上述背景技术中提及的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防火水包砂多彩艺术涂料，其原料由分散相和连续相组成：
所述分散相按重量百分比由如下组分组成：
所述连续相按重量百分比由如下组分组成：
优选的，所述分散相中的纤维素为羟乙基纤维素250HBR或羟乙基纤维素250HHBR中的一种或两种配合而成；基材润湿剂属于阴离子型的润湿剂，其分子中同时具有亲水基团和疏水基团的表面活性剂；分散剂为聚丙烯酸铵盐型分散剂，珍珠岩为玻璃质岩石，其规格为10-20目、20-40目、40-80目、80-120目中的至少一种；
所述分散相和连续相中的防火乳液均是由醋酸乙烯和叔碳酸乙烯酯聚合而成的水性分散体乳液，型号为DM230。
优选的，所述分散相中的的消泡剂为有机硅及硅氧烷共聚物。
优选的，所述分散相和连续相中的杀菌剂均为2-甲基-4-异噻唑啉-3-
酮。
优选的，所述分散相中的保护胶溶液为高纯度的硅酸镁锂水溶液，高纯度的硅酸镁锂水溶液是上海网格公司研发生产的GS硅酸镁锂水溶液，其硅酸镁锂含量为7％。
优选的，所述分散相和连续相中的pH调节剂均为2-氨基-2-甲基-1-丙醇的水溶液，pH调节剂为美国陶氏公司研发生产的含有95％的2-氨基-2-甲基-1-丙醇以及5％水的混合物AMP-95；增稠剂为丙烯酸共聚物分散体。
优选的，所述分散相中的石英砂为天然彩砂，其二氧化硅含量至少达到99％。
优选的，所述分散相中的丙二醇为中国石化所生产的的丙二醇，成膜助剂为美国伊士曼的TEXANOL；
一种防火水包砂多彩艺术涂料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备分散相；
步骤二：制备连续相；
步骤三：将分散相和连续相按照重量比为7：3的比例混合搅匀。
优选的，在步骤一中，所述分散相的具体工艺如下：
1)按重量百分比称取各组分，选择容器加入去离子水，以700-800r/min的速率开启搅拌；
2)在700-800r/min的速率的搅拌下，均匀缓慢加入纤维素并搅拌5-10min；
3)在700-800r/min的速率的搅拌下，依次加入PH调节剂、基材润湿剂、分散剂、成膜助剂、丙二醇，加入完毕后，调整转速至1200-1500r/min，搅拌30min；
4)在800-1000r/min的速率的搅拌下，依次缓慢加入防火乳液、消泡剂、杀菌剂，搅拌10-15min；
5)在1000-1200r/min的速率的搅拌下，缓慢加入保护胶溶液并搅拌4-5min；
6)在800-1000r/min的速率的搅拌下，依次加入珍珠岩、石英砂，搅拌5-10min；制得分散相，并灌装至容器中备用。
优选的，在步骤二中，所述连续相的具体工艺如下：
1)按重量百分比称取各组分，选择容器加入去离子水，以400-600r/min的速率依次加入防火乳液搅拌10min，制得混合物；
2)在步骤1)的混合物中加入pH值调节剂，将pH值调到8-8.5备用；
3)在步骤2)的混合物中依次加入杀菌剂和增稠剂，将黏度调至100-105KU，制得连续相，并灌装至容器中备用
本发明的有益效果是：
(1)防火水包砂多彩艺术涂料选用易施工的防火乳液，合理的软化熔融温度设计，在火焰或高温的作用下，可以产生最佳的发泡层；在水包砂多彩艺术涂料中，高强度纤维素与保护胶形成稳定的卡屋结构，保护胶所形成的卡屋结构是一直分子排布的结构，通过电荷效应使得分子间形成相互交错稳定的空间结构，起到良好的防沉的作用，进而提高产品稳定性。涂层致密，易于施工，耐候性好。
(2)本发明制备的防火水包砂多彩艺术涂料韧性强，彩点不易破碎，易于施工，保证了其能够在高气压的喷涂施工环境下对彩点不产生大的影响。可完美呈现大理石或花岗岩的装饰效果，多彩立体。
(3)防火水包砂多彩艺术涂料使用珍珠岩作为填料以及防火阻燃剂，可以在瞬间焙烧时膨胀至20倍左右，形成具有蜂窝泡沫状结构，具有保温、隔热、不然、无毒、化学稳定性好等特征。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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。
本发明所述防火水包砂多彩艺术涂料中，所述防火乳液是由醋酸乙烯和叔碳酸乙烯酯聚合而成的水性分散体乳液DM230，具有很好的防火功能，有效增加发泡，当被火点燃时会发泡并增厚，有效对墙体进行保护；且在涂抹时对温度的要求低，易施工，最低成膜温度为14℃。采用此防火乳液，可以合理的软化熔融温度，在火焰或高温作用下，有助于产生最佳的发泡层；且可以对阻燃剂、成炭剂、发泡剂和颜填料等组份都有良好的粘结力，涂层致密，易施工；在涂抹与使用时不易起泡、开裂；耐候性好，涂料稳定性好。
本发明所述防火水包砂多彩艺术涂料中，所述珍珠岩为一种玻璃质岩石质量极轻，容重为80-250kg/m3，热导率为0.042-0.076W/(m·K)，规格为10-20，20-40，40-80，80-120目不等。防火水包砂多彩艺术涂料使用珍珠岩作为填料以及防火阻燃剂，珍珠岩是一种玻璃质岩石，经破碎、筛分、预热、瞬间焙烧，可膨胀至20倍左右，形成具有蜂窝泡沫状结构的膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩的质量极轻，具有保温、隔热、不燃、无毒、化学稳定性好等特性，是防火涂料中的重要填料。
本发明所述防火水包砂多彩艺术涂料中，所述石英砂为天然彩砂，其二氧化硅含量大于99％。
本发明所述的各种助剂，可以采用任何一种本领域采用的助剂，可以直接购买得到，也可以自己制备。在本发明的部分实施例中，所述的基材润湿剂为LCN2070，所述分散剂为731A，所述纤维素为250HBR或250HHBR，所述丙二醇为中国石化的丙二醇，所述成膜助剂为TEXANOL，所述消泡剂为A10，所述杀菌剂为K9N，所述保护胶溶液为上海网格公司研发生产的一种高纯度硅酸镁锂7％的水溶液，所述PH调节剂为AMP-95，所述增稠剂为TT-935。
实施例1
步骤一：制备分散相；
1)选择容器加入去离子水，以700r/min的速率开启搅拌；
2)在700r/min的速率的搅拌下，均匀缓慢加入纤维素并搅拌10min；
3)在700r/min的速率的搅拌下，依次加入PH调节剂、基材润湿剂、分散剂、成膜助剂、丙二醇，加入完毕后，调整转速至1200r/min，搅拌30min；
4)在1000r/min的速率的搅拌下，依次缓慢加入防火乳液、消泡剂、杀菌剂，搅拌15min；
5)在1000r/min的速率的搅拌下，缓慢加入保护胶溶液并搅拌5min；
6)在1000r/min的速率的搅拌下，依次加入珍珠岩、石英砂，搅拌5-10min；制得分散相，并灌装至容器中备用。
分散相按照重量百分比计：去离子水21％，250HBR纤维素0.5％，250HHBR纤维素0.5％，AMP-95PH调节剂0.1％、LCN2070基材润湿剂0.1％，731A分散剂0.3％，TEXANOL成膜助剂0.8％，丙二醇1％，DM230防火乳液15％，A10消泡剂0.5％，K9N杀菌剂0.2％，保护胶溶液10％，珍珠岩20％，石英砂30％。
步骤二：制备连续相；
1)按重量百分比称取各组分，选择容器加入去离子水，以400-600r/min的速率依次加入防火乳液搅拌10min，制得混合物；
2)在步骤1)的混合物中加入pH值调节剂，将pH值调到8-8.5备用；
3)在步骤2)的混合物中依次加入杀菌剂和增稠剂，将黏度调至100-105KU，制得连续相，并灌装至容器中备用。
连续相按照重量百分比计：去离子水44.35％，DM230防火乳液55％，AMP-95pH调节剂0.15％，K9N杀菌剂0.2％，TT-935增稠剂0.3％。
步骤三：将分散相和连续相按照重量比为7：3的比例混合搅匀。
实施例2
步骤一：制备分散相；
1)选择容器加入去离子水，以700r/min的速率开启搅拌；
2)在700r/min的速率的搅拌下，均匀缓慢加入纤维素并搅拌10min；
3)在700r/min的速率的搅拌下，依次加入PH调节剂、基材润湿剂、分散剂、成膜助剂、丙二醇，加入完毕后，调整转速至1200r/min，搅拌30min；
4)在1000r/min的速率的搅拌下，依次缓慢加入防火乳液、消泡剂、杀菌剂，搅拌15min；
5)在1000r/min的速率的搅拌下，缓慢加入保护胶溶液并搅拌5min；
6)在1000r/min的速率的搅拌下，依次加入珍珠岩、石英砂，搅拌5-10min；制得分散相，并灌装至容器中备用。
分散相按照重量百分比计：去离子水21.15％，250HBR纤维素0.4％，250HHBR纤维素0.4％，AMP-95PH调节剂0.15％、LCN2070基材润湿剂0.2％，731A分散剂0.4％，TEXANOL成膜助剂1％，丙二醇0.8％，DM230防火乳液12％，A10消泡剂0.4％，K9N杀菌剂0.1％，保护胶溶液8％，珍珠岩30％，石英砂25％。
步骤二：制备连续相；
1)按重量百分比称取各组分，选择容器加入去离子水，以400-600r/min的速率依次加入防火乳液搅拌10min，制得混合物；
2)在步骤1)的混合物中加入pH值调节剂，将pH值调到8-8.5备用；
3)在步骤2)的混合物中依次加入杀菌剂和增稠剂，将黏度调至100-105KU，制得连续相，并灌装至容器中备用。
连续相按照重量百分比计：去离子水39.55％，DM230防火乳液60％，AMP-95pH调节剂0.1％，K9N杀菌剂0.15％，TT-935增稠剂0.2％；
步骤三：将分散相和连续相按照重量比为7：3的比例混合搅匀。
实施例3
步骤一：制备分散相；
1)选择容器加入去离子水，以700r/min的速率开启搅拌；
2)在700r/min的速率的搅拌下，均匀缓慢加入纤维素并搅拌10min；
3)在700r/min的速率的搅拌下，依次加入PH调节剂、基材润湿剂、分散剂、成膜助剂、丙二醇，加入完毕后，调整转速至1200r/min，搅拌30min；
4)在1000r/min的速率的搅拌下，依次缓慢加入防火乳液、消泡剂、杀菌剂，搅拌15min；
5)在1000r/min的速率的搅拌下，缓慢加入保护胶溶液并搅拌5min；
6)在1000r/min的速率的搅拌下，依次加入珍珠岩、石英砂，搅拌5-10min；制得分散相，并灌装至容器中备用。
分散相按照重量百分比计：去离子水27.45％，250HBR纤维素0.3％，250HHBR纤维素0.7％，AMP-95PH调节剂0.2％、LCN2070基材润湿剂0.15％，731A分散剂0.4％，TEXANOL成膜助剂1％，丙二醇0.5％，DM230防火乳液10％，A10消泡剂0.2％，K9N杀菌剂0.1％，保护胶溶液9％，珍珠岩10％，石英砂40％。
步骤二：制备连续相；
1)按重量百分比称取各组分，选择容器加入去离子水，以400-600r/min的速率依次加入防火乳液搅拌10min，制得混合物；
2)在步骤1)的混合物中加入pH值调节剂，将pH值调到8-8.5备用；
3)在步骤2)的混合物中依次加入杀菌剂和增稠剂，将黏度调至100-105KU，制得连续相，并灌装至容器中备用。
连续相按照重量百分比计：去离子水49.6％，DM230防火乳液50％，AMP-95pH调节剂0.1％，K9N杀菌剂0.1％，TT-935增稠剂0.2％。
步骤三：将分散相和连续相按照重量比为7：3的比例混合搅匀。
对比例1
将实施例1中的珍珠岩等量替换为石英砂，其他条件不变，制备得到防火水包砂多彩艺术涂料。
对比例2
将实施例1中防火乳液DM230等量替换为普通丙烯酸乳液RS-8599，其他条件不变，制备得到防火水包砂多彩艺术涂料。
对比例3
将实施例1中连续相防火乳液DM230改为20％，余量用去离子水补足100％，其他条件不变，制备得到防火水包砂多彩艺术涂料。
关于防火性能检测，为了更好地体现防火水包砂多彩艺术涂料防火的效果，这里提出一种评判砂壁状涂料防火等级的测试方法，适用于发泡膨胀类防火砂壁状涂料，步骤如下：
1)取少量待测砂壁状涂料涂抹在若干块胶合板上，燃烧；
2)检查涂层发泡情况。
正常的情况下，按规定的用量(一般为1.5kg/平方米)施工，一级防火涂料的泡层厚度为20mm以上，二级防火涂料的泡层厚度为10mm以上，泡层应均匀致密。
合格膨胀型防火涂料在受到喷灯等强火灼烧时，会大量发泡膨胀，表面聚集凸起，数分钟内不会出现烧损现象；不合格防火涂料则基本不发泡，会出现大量散落掉渣的情况，木质基材也会很快发生燃烧破损的现象。
在上述检测方法中，对胶合板的尺寸不作具体限定，但为了进一步提高该该检测方法的准确度，优选地，所述胶合板的尺寸至少满足以下条件：150mm×150mm。
在上述检测方法中，对防火水包砂多彩艺术涂料的涂抹厚度不作具体限定，但为了进一步提高该该检测方法的准确度，优选地，所述防火水包砂多彩艺术涂料的涂抹厚度至少为1-1.5mm。
在上述检测方法中，对燃烧的火焰高度与燃烧时间不作具体限定，但为了进一步提高该该检测方法的准确度，优选地，所述燃烧的火焰高度为40mm，燃烧时间为20min。
对实施例和对比例中制备得到的防火水包砂多彩艺术涂料进行分析测试，具体结果如表1所示。
表1
由上述表格所知，防火水包砂多彩艺术涂料的防火效果随着防火乳液及珍珠岩含量增加而提高。
本发明对于上述实施例1所制作的一种防火水包砂多彩艺术涂料进行形式检测，检测结果如表2所示：
表2
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 (10)
1.一种防火水包砂多彩艺术涂料，其特征在于：其原料由分散相和连续相组成：
所述分散相按重量百分比由如下组分组成：
所述连续相按重量百分比由如下组分组成：
2.根据权利要求1所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料，其特征在于：
所述分散相中的纤维素为羟乙基纤维素250HBR或羟乙基纤维素250HHBR中的一种或两种配合而成；基材润湿剂属于阴离子型的润湿剂，其分子中同时具有亲水基团和疏水基团的表面活性剂；分散剂为聚丙烯酸铵盐型分散剂，珍珠岩为玻璃质岩石，其规格为10-20目、20-40目、40-80目、80-120目中的至少一种；
所述分散相和连续相中的防火乳液均是由醋酸乙烯和叔碳酸乙烯酯聚合而成的水性分散体乳液。
3.根据权利要求2所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料，其特征在于：所述分散相中的的消泡剂为有机硅及硅氧烷共聚物。
4.根据权利要求3所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料，其特征在于：
所述分散相和连续相中的杀菌剂均为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
5.根据权利要求4所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料，其特征在于：
所述分散相中的保护胶溶液为高纯度的硅酸镁锂水溶液。
6.根据权利要求5所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料，其特征在于：
所述分散相和连续相中的pH调节剂均为2-氨基-2-甲基-1-丙醇的水溶液；增稠剂为丙烯酸共聚物分散体。
7.根据权利要求6所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料，其特征在于：所述分散相中的石英砂为天然彩砂，其二氧化硅含量至少达到99％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料的制备方法，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备分散相；
步骤二：制备连续相；
步骤三：将分散相和连续相按照重量比为7：3的比例混合搅匀。
9.根据权利要求8所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述分散相的具体工艺如下：
1)按重量百分比称取各组分，选择容器加入去离子水，以700-800r/min的速率开启搅拌；
2)在700-800r/min的速率的搅拌下，均匀缓慢加入纤维素并搅拌5-10min；
3)在700-800r/min的速率的搅拌下，依次加入PH调节剂、基材润湿剂、分散剂、成膜助剂、丙二醇，加入完毕后，调整转速至1200-1500r/min，搅拌30min；
4)在800-1000r/min的速率的搅拌下，依次缓慢加入防火乳液、消泡剂、杀菌剂，搅拌10-15min；
5)在1000-1200r/min的速率的搅拌下，缓慢加入保护胶溶液并搅拌4-5min；
6)在800-1000r/min的速率的搅拌下，依次加入珍珠岩、石英砂，搅拌5-10min；制得分散相，并灌装至容器中备用。
10.根据权利要求8所述的一种防火水包砂多彩艺术涂料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述连续相的具体工艺如下：
1)按重量百分比称取各组分，选择容器加入去离子水，以400-600r/min的速率依次加入防火乳液搅拌10min，制得混合物；
2)在步骤1)的混合物中加入pH值调节剂，将pH值调到8-8.5备用；
3)在步骤2)的混合物中依次加入杀菌剂和增稠剂，将黏度调至100-105KU，制得连续相，并灌装至容器中备用。
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