CN117624998B - 一种膨胀型防火阻燃装饰涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻燃涂料领域，具体涉及一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，按照重量分数计，包括以下材料组分：金属氧化物5‑10份；氨基树脂10‑20份；丙烯酸树脂8‑12份；酚醛树脂8‑12份；成膜剂5‑10份；第一阻燃剂5‑10份；蛤蜊壳生物填料5‑8份；防火纤维5‑15份；有机钛酸酯2‑5份；成膜助剂2‑4份；粘合剂5‑8份；偶联剂3‑6份。本发明提供的膨胀型防火阻燃装饰涂料，通过在涂料中加入蛤蜊壳生物填料和防火纤维，能够形成更为稳定的膜结构，并且可以表现出优异的阻燃性能和抑制烟雾的性能，蛤蜊壳生物填料和防火纤维的添加可以促进膨胀阻燃体系在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃涂料领域，具体涉及一种膨胀型防火阻燃装饰涂料。
背景技术
涂刷膨胀型防火阻燃涂料是目前最简单的防火方式之一，在常温环境下，膨胀型防火涂料成膜后与普通漆膜无异，但在火焰或高温条件下，涂层剧烈发泡炭化，形成比原涂层厚几十至几百倍的难燃性泡沫炭化层来阻止热量的传递，从而有效隔绝氧气；同时分解反应释放出不燃性气体，冲淡可燃性气体，从而减缓或阻止热量的传导和火焰的蔓延；因其具备优异的防火阻燃性能，一般较薄的涂层即可满足防火要求。
近年来，水性膨胀型防火涂料因其采用较为环保的原料且阻燃效果好而被广泛使用，然而，传统的水性膨胀型防火涂料在膨胀过程中，随着大量不燃气体的释放，涂膜层也会受热释放出大量的烟气和有毒气体，有毒烟气不仅会给消防施救带来极大困难，而且火灾中大约80％以上的死亡是因为吸入大量的烟尘和有害气体而导致窒息昏迷，而后灼烧致死的。因此，亟需研究一种防火阻燃性能优异，且产烟量小的膨胀型涂料。
发明内容
基于此，本发明提出了一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，解决了目前膨胀型涂料释放大量烟气的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，按照重量分数计，包括以下材料组分：
金属氧化物5-10份；
氨基树脂10-20份；
丙烯酸树脂8-12份；
酚醛树脂8-12份；
成膜剂5-10份；
第一阻燃剂5-10份；
蛤蜊壳生物填料5-8份；
防火纤维5-15份；
有机钛酸酯2-5份；
成膜助剂2-4份；
粘合剂5-8份；
偶联剂3-6份。
根据本发明的实施例，所述防火纤维为包含玻璃纤维、第二阻燃剂、微原纤多糖、抗静电剂、和有机硅树脂的溶液，通过静电纺丝形成。
根据本发明的实施例，所述防火纤维包括：所述玻璃纤维20-30份，所述第二阻燃剂5-10份，所述微原纤多糖5-10份，所述抗静电剂3-5份和有机硅树脂20-40份。
根据本发明的实施例，所述第二阻燃剂为焦磷酸酯类阻燃剂。
根据本发明的实施例，所述成膜助剂包括硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的组合物，所述硅藻土、所述硅胶和所述三乙二醇单甲醚的质量比为（40-60）：100：（1-2）。
根据本发明的实施例，还包括氨基酸，所述氨基酸为谷氨酸和脯氨酸中的一种或两种。
根据本发明的实施例，所述第一阻燃剂包括质量分数90-95％的柔性磷酸酯和质量分数5-10％的滑石粉。
根据本发明的实施例，所述粘合剂为有机硅树脂。
根据本发明的实施例，所述金属氧化物为二氧化钛、氧化铁、氧化钇和三氧化二铈中的一种或几种。
根据本发明的实施例，所述成膜剂为聚甲基硅倍半氧烷、聚乙烯醇、硝酸纤维和戊二醇单异氰酸酯中的一种或几种。
从上述技术方案可以看出，本发明提供的膨胀型防火阻燃装饰涂料具有以下有益效果：
本发明提供的膨胀型防火阻燃装饰涂料，通过在涂料中加入蛤蜊壳生物填料和防火纤维，能够形成更为稳定的膜结构，并且可以表现出优异的阻燃性能和抑制烟雾的性能，蛤蜊壳生物填料和防火纤维的添加可以促进膨胀阻燃体系在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能。且通过粘合剂、成膜剂和成膜助剂的使用，能够提高涂料的附着性能，且能够提高涂料的强度和张力，有效的延长使用寿命，且在水性底漆和油性底漆上均能使用，均具有很好的附着力。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
涂刷膨胀型防火阻燃涂料是目前最简单的防火方式之一，在常温环境下，膨胀型防火涂料成膜后与普通漆膜无异，但在火焰或高温条件下，涂层剧烈发泡炭化，形成比原涂层厚几十至几百倍的难燃性泡沫炭化层来阻止热量的传递，从而有效隔绝氧气；同时分解反应释放出不燃性气体，冲淡可燃性气体，从而减缓或阻止热量的传导和火焰的蔓延；因其具备优异的防火阻燃性能，一般较薄的涂层即可满足防火要求。
近年来，水性膨胀型防火涂料因其采用较为环保的原料且阻燃效果好而被广泛使用，然而，传统的水性膨胀型防火涂料在膨胀过程中，随着大量不燃气体的释放，涂膜层也会受热释放出大量的烟气和有毒气体，有毒烟气不仅会给消防施救带来极大困难，而且火灾中大约80％以上的死亡是因为吸入大量的烟尘和有害气体而导致窒息昏迷，而后灼烧致死的。因此，亟需研究一种防火阻燃性能优异，且产烟量小的膨胀型涂料。
根据本发明的第一方面，提供了一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，按照重量分数计，包括以下材料组分：
金属氧化物5-10份；
氨基树脂10-20份；
丙烯酸树脂8-12份；
酚醛树脂8-12份；
成膜剂5-10份；
第一阻燃剂5-10份；
蛤蜊壳生物填料5-8份；
防火纤维5-15份；
有机钛酸酯2-5份；
成膜助剂2-4份；
粘合剂5-8份；
偶联剂3-6份。
本发明通过在涂料中加入蛤蜊壳生物填料和防火纤维，能够形成更为稳定的膜结构，并且可以表现出优异的阻燃性能和抑制烟雾的性能，蛤蜊壳生物填料和防火纤维的添加可以促进膨胀阻燃体系在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能。且通过粘合剂、成膜剂和成膜助剂的使用，能够提高涂料的附着性能，且能够提高涂料的强度和张力，有效的延长使用寿命，且在水性底漆和油性底漆上均能使用，均具有很好的附着力。
根据本发明的实施例，金属氧化物可以为5、6、7、8、9、10份等。
根据本发明的实施例，成膜剂可以为5、6、7、8、9、10份等。
根据本发明的实施例，第一阻燃剂可以为5、6、7、8、9、10份等。
根据本发明的实施例，氨基树脂可以为10、12、14、16、18、20份等。
根据本发明的实施例，丙烯酸树脂可以为8、9、10、11、12份等。
根据本发明的实施例，酚醛树脂可以为8、9、10、11、12份等。
根据本发明的实施例，蛤蜊壳生物填料可以为5、6、7、8份等。
根据本发明的实施例，防火纤维可以为5、7、9、11、13、15份等。
根据本发明的实施例，成膜助剂可以为2、3、4份等。
根据本发明的实施例，有机钛酸酯可以为2、3、4、5份等。
根据本发明的实施例，粘合剂可以为5、6、7、8份等。
根据本发明的实施例，偶联剂可以为3、4、5、6份等。
根据本发明的实施例，防火纤维为包含玻璃纤维、第二阻燃剂、微原纤多糖、抗静电剂、和有机硅树脂的溶液，通过静电纺丝形成。
本发明通过在涂料中加入蛤蜊壳生物填料和防火纤维，能够形成更为稳定的膜结构，并且可以表现出优异的阻燃性能和抑制烟雾的性能，蛤蜊壳生物填料和防火纤维的添加可以促进膨胀阻燃体系在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能。
根据本发明的实施例，防火纤维包括：玻璃纤维20-30份，第二阻燃剂5-10份，微原纤多糖5-10份，抗静电剂3-5份和有机硅树脂20-40份。
根据本发明的实施例，第二阻燃剂为焦磷酸酯类阻燃剂。
根据本发明的实施例，成膜助剂包括硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的组合物，硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的质量比为（40-60）：100：（1-2）。
通过成膜助剂可以避免团聚现象，并有助于涂料成膜，提高了涂料的防锈效果。
根据本发明的实施例，还包括氨基酸，氨基酸为谷氨酸和脯氨酸中的一种或两种。
通过添加具有较大极性的氨基酸，能够有效的提高防锈效果，且对人体无毒无害。
根据本发明的实施例，第一阻燃剂包括质量分数90-95％的柔性磷酸酯和质量分数5-10％的滑石粉。
通过柔性磷酸酯和滑石粉的复配，可以与主要氨基树脂、丙烯酸树脂和酚醛树脂形成的网状结构进行进行结合，形成更为稳定的结构，进一步提高了涂层的稳定性。柔性磷酸酯和滑石粉的复配可以表现出优异的阻燃性能和抑制烟雾的性能，滑石粉的加入可以增强磷酸酯的交联反应，形成更多富含磷交联结构和芳香结构以提高涂层的热稳定性和成炭量，达到更好的阻燃和抑烟效果。
根据本发明的实施例，粘合剂为有机硅树脂。
在防火纤维中存在有机硅树脂形成的丝状结构，采用有机硅树脂的粘合剂可以增加防火纤维在涂层中的稳定性和分散性，能够有效抑制纤维结团。
根据本发明的实施例，金属氧化物为二氧化钛、氧化铁、氧化钇和三氧化二铈中的一种或几种。
根据本发明的实施例，成膜剂为聚甲基硅倍半氧烷、聚乙烯醇、硝酸纤维和戊二醇单异氰酸酯中的一种或几种。
根据本发明的实施例，偶联剂可以采用本阻燃系统常用的偶联剂。
以下通过较佳实施例来对本发明的技术方案作详细说明，需要说明的是，下文中的具体实施例仅用于示例，并不用于限制本发明。
实施例1：本实施例提供了一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，包括以下组分：
二氧化钛7份；氨基树脂15份；丙烯酸树脂10份；酚醛树脂10份；戊二醇单异氰酸酯8份；
第一阻燃剂8份，第一阻燃剂包括质量分数93％的柔性磷酸酯和质量分数7％的滑石粉；
蛤蜊壳生物填料8份；有机钛酸酯3份；有机硅树脂7份；偶联剂4份。
防火纤维10份，防火纤维为包含玻璃纤维25份，焦磷酸酯类阻燃剂7份，微原纤多糖7份，抗静电剂4份和有机硅树脂30份；
成膜助剂3份；成膜助剂包括硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的组合物，硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的质量比为50：100：2。
实施例2：与实施例1相同，不同的是防火纤维的份数为5份，蛤蜊壳生物填料为5份。
实施例3：与实施例1相同，不同的是防火纤维的份数为15份，蛤蜊壳生物填料为8份。
对比例1：制备方法与实施例1相同，不同的是不含防火纤维和蛤蜊壳生物填料。
对比例2：制备方法与实施例1相同，不同的是不含粘合剂。
对比例3：制备方法与实施例1相同，不同的是第一阻燃剂采用聚磷酸铵阻燃剂。
实验例：对实施例1-3和对比例1-3所制备得到的防火涂料按GA98-2005中混凝土构建防火涂料的技术要求检验防火涂料的性能指标，包括耐水性能、耐碱性能、和耐火性能。将对实施例1-3和对比例1-3所制备得到的防火涂料涂在打磨处理过的18cm×18cm×0.5cm木板上，每次涂0.2±0.02mm厚左右，涂刷间隔1天，涂5次使木板涂层厚度为1±0.06mm，在35℃烘箱中鼓风烘干；将测试样板放在铁圈上，涂层面朝下，铁圈与酒精喷灯口垂直距离为7cm，待火焰温度升到1000℃时，将喷灯移到测试样板下燃烧防火涂层，并将用保温材料包裹的温度传感器头固定于木板背火面每5min记录一次背面温度，燃烧测试时间为80min，测试结果如下。
表1、实施例1-3和对比例1-3各项性能检测表
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 背火温度℃ | 83 | 82 | 83 | 67 | 72 | 78 |
| 实干时间h | 18 | 17 | 19 | 16 | 16 | 17 |
| 表干时间h | 3.6 | 3.4 | 3.8 | 3.1 | 3.2 | 3.4 |
| 耐水性能h | 72h+ | 72h+ | 72h+ | 72h+ | 63h后开裂 | 72h+ |
| 耐火性能h | 3.78 | 3.24 | 3.86 | 2.45 | 3.18 | 3.36 |
由表1中的内容可知，实施例1-3，在各项检测中均能够具有比较好的性质，本发明提供的膨胀型防火阻燃装饰涂料，通过在涂料中加入蛤蜊壳生物填料和防火纤维，能够形成更为稳定的膜结构，并且可以表现出优异的阻燃性能和抑制烟雾的性能，蛤蜊壳生物填料和防火纤维的添加可以促进膨胀阻燃体系在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能。且通过粘合剂、成膜剂和成膜助剂的使用，能够提高涂料的附着性能，且能够提高涂料的强度和张力，有效的延长使用寿命，且在水性底漆和油性底漆上均能使用，均具有很好的附着力。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，其特征在于，按照重量分数计，由以下材料组分组成：
金属氧化物5-10份；
氨基树脂10-20份；
丙烯酸树脂8-12份；
酚醛树脂8-12份；
成膜剂5-10份；
第一阻燃剂5-10份；
蛤蜊壳生物填料5-8份；
防火纤维5-15份；
有机钛酸酯2-5份；
成膜助剂2-4份；
粘合剂5-8份；
偶联剂3-6份；
所述金属氧化物为氧化铁、氧化钇和三氧化二铈中的一种或几种；
所述防火纤维为包含玻璃纤维、第二阻燃剂、微原纤多糖、抗静电剂、和有机硅树脂的溶液，通过静电纺丝形成；
所述粘合剂为有机硅树脂。
2.根据权利要求1所述的一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，其特征在于，所述防火纤维包括：所述玻璃纤维20-30份，所述第二阻燃剂5-10份，所述微原纤多糖5-10份，所述抗静电剂3-5份和有机硅树脂20-40份。
3.根据权利要求1所述的一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，其特征在于，所述第二阻燃剂为焦磷酸酯类阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，其特征在于，所述成膜助剂包括硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的组合物，所述硅藻土、所述硅胶和所述三乙二醇单甲醚的质量比为40-60：100：1-2。
5.根据权利要求1所述的一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，其特征在于，还包括氨基酸，所述氨基酸为谷氨酸和脯氨酸中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，其特征在于，所述第一阻燃剂包括质量分数90-95％的柔性磷酸酯和质量分数5-10％的滑石粉。
7.根据权利要求1所述的一种膨胀型防火阻燃装饰涂料，其特征在于，所述成膜剂为聚甲基硅倍半氧烷、聚乙烯醇、硝酸纤维和戊二醇单异氰酸酯中的一种或几种。
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