CN116640469B - 一种非膨胀型灰钙基防火涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防火涂料技术领域，具体涉及一种非膨胀型灰钙基防火涂料及其制备方法。所述非膨胀型灰钙基防火涂料，包括以下重量份计的组分：灰钙粉30‑60份、无机填料20‑70份、海泡石纤维1～10份、羟乙基甲基纤维素0.1‑0.8份、引气剂0‑1份、硼酸1‑5份、钛白粉1‑10份、氢氧化铝1‑10份。本发明的非膨胀型灰钙基防火涂料具有良好的防火、抗压强度、流动性等性能，同时干密度低，耐水性好，干燥速度适中，并且不添加聚苯乙烯颗粒，安全环保。

Description

一种非膨胀型灰钙基防火涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防火涂料技术领域，具体涉及一种非膨胀型灰钙基防火涂料及其制备方法。
背景技术
目前国内常用的非膨胀型防火涂料有水泥基防火涂料以及石膏基防火涂料，两种防火涂料各有优缺点，水泥基防火涂料优点是完全干燥后抗压强度高，缺点是干密度高，涂料用量高及附着力差，容易空鼓开裂，并且0℃以下无法施工，施工周期长。石膏基防火涂料优点是比水泥基的干密度低，缺点是耐水性差，干燥速度过快，容易堵住机器管道。并且这两种防火涂料都有添加聚苯乙烯颗粒从而降低干密度，但聚苯乙烯颗粒在火灾燃烧过程中会释放大量二氧化碳、一氧化碳及含氮气体等，该类型的气体在火灾环境中会导致人中毒、失去行动能力甚至死亡。所以将聚苯乙烯颗粒作为防火涂料中的材料就会出现明显的安全隐患。
发明内容
本发明旨在提供一种非膨胀型灰钙基防火涂料及其制备方法。本发明的非膨胀型灰钙基防火涂料具有良好的防火、抗压强度、流动性等性能，同时干密度低，耐水性好，干燥速度适中，并且不添加聚苯乙烯颗粒，安全环保。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种非膨胀型灰钙基防火涂料，包括以下重量份计的组分：灰钙粉30-60份、无机填料20-70份、海泡石纤维1～10份、羟乙基甲基纤维素0.1-0.8份、引气剂0-1份、硼酸1-5份、钛白粉1-10份、氢氧化铝1-10份。
优选地，所述非膨胀型灰钙基防火涂料，包括以下重量份计的组分：灰钙粉40-50份、无机填料35-55份、海泡石纤维5-10份、羟乙基甲基纤维素0.2-0.6份、引气剂0.2-0.8份、硼酸2-3份、钛白粉5-10份、氢氧化铝5-10份。
本发明中所述灰钙粉的主要成分是Ca(OH)2、CaO和少量CaCO3的混合物，是石灰的精加工产品。
优选地，所述引气剂为松香酸钠。
优选地，所述无机填料包括水洗高岭土、膨胀珍珠岩和膨胀蛭石。
更优选地，所述水洗高岭土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石的质量比为(4～6)：(2～5)：(1～2)。
优选地，所述膨胀珍珠岩的粒径为1-3mm。
优选地，所述膨胀蛭石的粒径为1-2mm。
优选地，所述水洗高岭土的粒径为0.1-0.2mm。
优选地，所述灰钙粉与硼酸的质量比为(10-20)：1。
优选地，所述钛白粉的粒径为0.01-0.05mm。
优选地，所述氢氧化铝的粒径为0.01-0.1mm。
本发明还请求保护一种所述非膨胀型灰钙基防火涂料的制备方法，包括以下步骤：将所有组分搅拌混合，即得所述非膨胀型灰钙基防火涂料。
优选地，所述搅拌混合的转速为300-500转/分钟，时间为10～20分钟。
在本发明中，所述涂料选用灰钙粉作为胶黏材料，灰钙粉的密度比水泥低，可使涂料的干密度更低，节省成本，施工方便，耐水更好。添加了引气剂，可使涂料在施工的搅拌过程中引入空气形成气泡，进一步的降低涂料的干密度，并且其强度也不会有明显下降，还能够与其他组分发生相互作用，进一步提高制得涂料的防火性能。添加的填料都是无机填料，燃烧不会释放出有害气体。添加的膨胀珍珠岩及膨胀蛭石分别选用了1-3mm和1-2mm的粒径，空气隔热效果最好，若选择过于细的粒径会导致涂层过于密实，涂层内部空气非常少，其导热系数过高，导致防火性能大大降低。若选择过大的粒径会导致涂层过于松散，胶黏材料无法完全包裹，施工困难，容易在干燥后或者高温状态下涂层会因为附着力不够直接掉落。其添加的水洗高岭土可在膨胀珍珠岩及膨胀蛭石的间隙中起到填充作用，不仅可提高涂料的流动性，方便施工，还能增强涂料的抗压强度，另外还因为水洗高岭土含水量通常在1-2％之间，高温时还可以对漆膜进行降温，提高防火性能。添加的海泡石纤维的防开裂作用可提升涂料单次施工的厚度，节省施工时间。添加了硼酸，其与灰钙产生的化合反应产生硼酸钙可以有效的防止灰钙干燥后出现返碱现象导致漆膜变黄，并且在高温状态下，涂层中的硼酸会熔融形成一层坚硬的隔热层，防止涂层开裂，提高防火性能。添加钛白粉不仅可以增加白度，降低漆膜变黄概率，还可以增强漆膜的抗紫外线能力。添加的氢氧化铝在高温时会释放出结晶水，对漆膜降温，达到更强的防火效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的非膨胀型灰钙基防火涂料，通过灰钙粉、引气剂、膨胀珍珠岩等各组分之间的相互作用，能够有效提高涂料具有的防火性能，同时实现良好的流动性以及抗压强度。
(2)本发明的非膨胀型灰钙基防火涂料，解决了灰钙基防火涂料后期应返碱变黄的问题，其结合了水泥基，石膏基防火涂料的优点，干密度低，耐水性好，干燥速度适中，并且不添加聚苯乙烯颗粒，安全环保。
(3)本发明非膨胀型灰钙基防火涂料的制备方法简单，所需原料廉价易得，易于大规模生产实施。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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、对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
配方：灰钙粉60份，膨胀珍珠岩20份，膨胀蛭石10份，海泡石纤维10份，水洗高岭土40份，羟乙基甲基纤维素0.8份，松香酸钠引气剂1份，硼酸5份，钛白粉10份，氢氧化铝10份。
其中，膨胀珍珠岩的粒径为1mm；膨胀蛭石的粒径2mm；水洗高岭土的粒径为0.2mm；钛白粉的粒径为0.05mm；氢氧化铝的粒径为0.01mm。
制备方法：将所有组分搅拌混合20分钟，制得所述非膨胀型灰钙基防火涂料。
实施例2
配方：灰钙粉30份，膨胀珍珠岩10份，膨胀蛭石2份，海泡石纤维1份，水洗高岭土10份，羟乙基甲基纤维素0.1份，硼酸2份，钛白粉1份，氢氧化铝1份。
其中，膨胀珍珠岩的粒径为3mm；膨胀蛭石的粒径1mm；水洗高岭土的粒径为0.1mm；钛白粉的粒径为0.01mm；氢氧化铝的粒径为0.1mm。
制备方法：将所有组分搅拌混合10分钟，制得所述非膨胀型灰钙基防火涂料。
实施例3
配方：灰钙粉50份，膨胀珍珠岩15份，膨胀蛭石10份，海泡石纤维5份，水洗高岭土30份，羟乙基甲基纤维素0.2份，松香酸钠引气剂0.8份，硼酸3份，钛白粉10份，氢氧化铝10份。
其中，膨胀珍珠岩的粒径为2mm；膨胀蛭石的粒径2mm；水洗高岭土的粒径为0.15mm；钛白粉的粒径为0.05mm；氢氧化铝的粒径为0.05mm。
制备方法：将所有组分搅拌混合15分钟，制得所述非膨胀型灰钙基防火涂料。
实施例4
配方：灰钙粉40份，膨胀珍珠岩10份，膨胀蛭石10份，海泡石纤维10份，水洗高岭土20份，羟乙基甲基纤维素0.6份，松香酸钠引气剂0.2份，硼酸2份，钛白粉5份，氢氧化铝8份。
其中，膨胀珍珠岩的粒径为1mm；膨胀蛭石的粒径1mm；水洗高岭土的粒径为0.15mm；钛白粉的粒径为0.05mm；氢氧化铝的粒径为0.05mm。
制备方法：将所有组分搅拌混合15分钟，制得所述非膨胀型灰钙基防火涂料。
实施例5
配方：灰钙粉50份，膨胀珍珠岩15份，膨胀蛭石10份，海泡石纤维5份，水洗高岭土30份，羟乙基甲基纤维素0.2份，松香酸钠引气剂0.8份，硼酸3份，钛白粉10份，氢氧化铝10份。
其中，膨胀珍珠岩的粒径为2mm；膨胀蛭石的粒径1.5mm；水洗高岭土的粒径为0.15mm；钛白粉的粒径为0.05mm；氢氧化铝的粒径为0.05mm。
制备方法：将所有组分搅拌混合15分钟，制得所述非膨胀型灰钙基防火涂料。
对比例1
与实施例3相比，本对比例的区别在于，用等量的三萜皂甙引气剂替换松香酸钠引气剂。
制备方法参考实施例3。
对比例2
与实施例3相比，本对比例的区别在于，膨胀珍珠岩的粒径为0.5mm。
制备方法参考实施例3。
对比例3
与实施例3相比，本对比例的区别在于，膨胀珍珠岩的粒径为4mm。
制备方法参考实施例3。
对比例4
配方：灰钙粉50份，膨胀蛭石25份，海泡石纤维5份，水洗高岭土30份，羟乙基甲基纤维素0.2份，松香酸钠引气剂0.8份，硼酸3份，钛白粉10份，氢氧化铝10份。
其中，膨胀蛭石的粒径2mm；水洗高岭土的粒径为0.15mm；钛白粉的粒径为0.05mm；氢氧化铝的粒径为0.05mm。
与实施例3相比，本对比例的区别在于，用等量的膨胀蛭石替换膨胀珍珠岩。
制备方法参考实施例3。
对比例5
配方：灰钙粉50份，膨胀珍珠岩33份，膨胀蛭石11份，海泡石纤维5份，水洗高岭土11份，羟乙基甲基纤维素0.2份，松香酸钠引气剂0.8份，硼酸3份，钛白粉10份，氢氧化铝10份。
其中，膨胀珍珠岩的粒径为2mm；膨胀蛭石的粒径2mm；水洗高岭土的粒径为0.15mm；钛白粉的粒径为0.05mm；氢氧化铝的粒径为0.05mm。
与实施例3相比，本对比例的区别在于，水洗高岭土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石的质量比为1：3：1。
制备方法参考实施例3。
对比例6
与实施例3相比，本对比例的区别在于，用等量的磷酸替代硼酸。
制备方法参考实施例3。
性能测试
为检验本发明的实际应用效果，具体操作如下：首先将被喷涂物表面喷砂，预处理，然后按照规格涂刷实施例和对比例制得的涂料。参考GB/T 14907-2018标准进行理化性能和耐火性能的测试。得到的涂层结果如表1所示：
表1性能测试结果
从表1中的数据可以得知，本发明实施例制得的非膨胀型灰钙基防火涂料具有良好的粘接强度、抗压强度、防火、耐水等性能，同时能够实现较低的干密度。
与实施例3相比，对比例1中选用三萜皂甙引气剂替换松香酸钠引气剂，因缺少松香酸钠与组分间的相互作用，导致制得的涂料所具有的干密度大幅提高，同时涂料具有的防火性能也明显变差；对比例2～3中选用的膨胀珍珠岩的粒径不合适，制得的涂料所具有的防火性能明显差于实施例，且对比例3制得的涂料在耐水实验中出现了涂层脱落的问题；对比例4选用等量的膨胀蛭石替换膨胀珍珠岩，由于缺少膨胀蛭石、膨胀珍珠岩与水洗高岭土之间的相互作用，制得的涂料所具有的抗压强度、防火性能等性能变差；对比例5中膨胀蛭石、膨胀珍珠岩与水洗高岭土的质量比例不合适，最终制得的涂料所具有的流动性、防火性能等差于实施例；对比例6中选用磷酸组分替代硼酸，制得的涂料所具有的防火性能差于实施例3。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种非膨胀型灰钙基防火涂料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：灰钙粉30-60份、无机填料20-70份、海泡石纤维1～10份、羟乙基甲基纤维素0.1-0.8份、引气剂0-1份、硼酸1-5份、钛白粉1-10份、氢氧化铝1-10份，所述引气剂为松香酸钠，所述无机填料包括水洗高岭土、膨胀珍珠岩和膨胀蛭石，所述水洗高岭土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石的质量比为(4～6)：(2～5)：(1～2)，所述膨胀珍珠岩的粒径为1-3mm，所述膨胀蛭石的粒径为1-2mm，所述水洗高岭土的粒径为0.1-0.2mm，所述钛白粉的粒径为0.01-0.05mm，所述氢氧化铝的粒径为0.01-0.1mm。
2.如权利要求1所述非膨胀型灰钙基防火涂料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：灰钙粉40-50份、无机填料35-55份、海泡石纤维5-10份、羟乙基甲基纤维素0.2-0.6份、引气剂0.2-0.8份、硼酸2-3份、钛白粉5-10份、氢氧化铝5-10份。
3.如权利要求1所述非膨胀型灰钙基防火涂料，其特征在于，所述灰钙粉与硼酸的质量比为(10-20)：1。
4.一种如权利要求1～3任一所述非膨胀型灰钙基防火涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所有组分搅拌混合，即得所述非膨胀型灰钙基防火涂料。
5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的转速为300-500转/分钟，时间为10～20分钟。
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