一种防火涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防火涂料及其制备方法，属于防火涂料领域。

背景技术

火灾会引起人员伤亡和巨大的财产损失，防火涂料作为一种阻燃物能够有效降低被涂材料表面的可燃性，阻滞火灾迅速蔓延。目前市面上常用的防火涂料虽然具有一定的防火性能，但是这些防火涂料往往导静电能力差，而静电放电又是引起可燃物起火和爆炸，导致火灾的重要原因之一，因此现阶段的防火涂料在使用过程中容易产生静电积累，从而导致防火涂料在防火性能方面的局限性。

专利CN108795134A公开了一种以环氧树脂及改性树脂为树脂基料的无溶剂防火涂料，但是未涉及防火涂料的导静电能力。专利CN108841230A公开了一种新型建筑材料用防火涂料，阻燃性能好，耐燃时间较长，但也不具备导静电的功能。专利CN107779047A公开了一种环氧重防腐导静电防火涂料的制备方法，能够生产出具有重防腐、导静电、防火三重功效的特种涂料，该特种涂料可应用于化工行业的储罐等高危设备。但是，该特种涂料的表面电阻率较大，高达10

如何提供一种防火涂料，使得其在具有优良的防火性能的同时兼具良好的导静电能力，是防火涂料开发领域亟待解决的技术难题之一。

发明内容

本发明提供一种防火涂料，通过对防火涂料的组分以及各组分的含量进行限定，使得该防火涂料在具有良好的防火性能的同时能够兼具优良的导静电能力。

本发明还提供上述防火涂料的制备方法，可以简单高效制备得到上述防火涂料。

本发明提供一种防火涂料，按照质量份包括以下组分：

如上所述的防火涂料，其中，所述防火涂料还包括：水性色浆0.1-0.5份。

如上所述的防火涂料，其中，所述水性环氧树脂的粘度为50-300cps，固含量为60-65％，环氧当量为285-306g/eq，相对分子质量为300-400。

如上所述的防火涂料，其中，所述水性环氧树脂固化剂的粘度为200-1000cps，活泼氢当量为230-250g/eq，固含量为48-52％的水性环氧树脂固化剂，相对分子质量500-800。

如上所述的防火涂料，其中，所述导电材料为导电碳纤维，所述导电碳纤维的松装密度为0.55-2.15g/cm

如上所述的防火涂料，其中，所述防火涂料的电阻的数量级为10

本发明另一方面还提供一种上述防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

向第一组分中加入第四组分，得到第一混合体系；

向所述第一混合体系加入所述导电材料，得到第二混合体系；

依次将所述第二混合体系与第二组分和第三组分混合，得到所述防火涂料；

其中，所述第一组分包括钛白粉1-3份以及n份水，所述第二组分包括水性环氧树脂固化剂3-5.5份、消泡剂0.02-0.12份和m份水，所述第三组分包括石英砂30-38份、水泥18-25份、减水剂0.08-0.2份和纤维素醚0.01-0.02份，所述第四组分包括水性环氧树脂和w份水；

8.5≤n+m+w≤15，w≥0。

本发明第三方面提供上述防火涂料的另一种制备方法，包括以下步骤：

向第一组分中加入第二组分，得到第一混合体系；

将所述第一混合体系与导电材料、第三组分和第四组分混合，得到所述防火涂料；

其中，所述第一组分包括钛白粉1-3份以及n份水，所述第二组分包括水性环氧树脂固化剂3-5.5份、消泡剂0.02-0.12份和m份水，所述第三组分包括石英砂30-38份、水泥18-25份、减水剂0.08-0.2份和纤维素醚0.01-0.02份，所述第四组分包括水性环氧树脂和w份水；

8.5≤n+m+w≤15，w≥0。

如上所述的制备方法，其中，所述将所述第一混合体系与导电材料、第三组分和第四组分混合，得到所述防火涂料，包括：

将所述第一混合体系与所述导电材料混合，得到第二混合体系；

依次将所述第二混合体系与第四组分和第三组分混合，得到所述防火涂料；

或者，

将所述第一混合体系与第四组分混合，得到第二混合体系；

将所述第二混合体系和包括所述导电材料和第三组分的第三混合体系混合，得到所述防火涂料。

如上所述的制备方法，其中，所述第一组分还包括水性色浆0.1-0.5份。

本发明的实施，至少具有以下优势：

1、本发明的防火涂料通过对组分以及各组分质量份的选择，充分地利用了各组分之间的协同作用，使得防火涂料在防火性能优异的同时兼具优良的导静电能力；本发明的防火涂料能够有效防火，并且实现有效排除静电，减少静电积累，避免静电放电引起火灾，因此具有广泛的应用前景；

2、本发明的防火涂料以水性环氧树脂和水泥为基体，防火涂料具有优良的抗开裂性、且硬度高、冲击强度高、压缩强度高，收缩率小，能够广泛地在民用领域及工业领域作为防火涂料使用；

3、本发明的防火涂料通过一次施工即可直接形成具有优良导静电及防火性能的地面，无需采用先施工形成水泥地面，而后将防火涂料、导静电涂料等施工在水泥地面上的方式；使用本发明的防火涂料能够极大地缩短施工周期，降低施工成本；

4、本发明的防火涂料流动性能优异、抗流挂性能好，附着力好，施工性能好，着色性能优异，能够根据需求赋予不同颜色，且本发明的防火涂料为非膨胀型防火涂料，不含卤素和磷化物等阻燃剂，环境友好；

5、本发明的防火涂料的制备方法流程简单，制备工艺参数易于控制，无需大型仪器设备辅助，便于大规模量化生产。

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，下面将结合本发明的实施例，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。

本发明一方面提供一种防火涂料，该防火涂料按照质量份包括以下组分：

本发明的防火涂料所使用的原料均为可商购且本领域公知公用的化工材料。

下面将详细阐述本发明的防火涂料的各种组成成分。

水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系，是一种常用的树脂，本发明对此没有严格限制。

在具体实施过程中，该水性环氧树脂可以但不限于采用普瑞凯高分子材料有限公司的8622、赢创特种化学有限公司的ANCREZ AR468、上海寓言化工科技有限公司的WL-534的一种。

本发明对水性环氧树脂固化剂不作严格限制，一般地，可以根据水性环氧树脂选择合适的水性环氧树脂固化剂。在具体实施过程中，本发明的水性环氧树脂固化剂可以采用但不限于赢创特种化学有限公司的ANQUAMINE287、上海寓言化工科技有限公司的WL-860等。

本发明对水不作严格限制，例如，组分中的水可以是去离子水以减少含不必要离子成分的引入，也可以根据施工条件及施工量选择自来水。

本发明中的导电材料可以是具有良好导电性的各种导电粉体，在具体实施过程中，本发明导电材料可以但不限于采用上海君江科技有限公司的BC-H01，BC-H11，BC-T11。

本发明的消泡剂可以为矿物油类消泡剂、有机硅类消泡抑泡剂，非离子型消泡剂中的一种，在防火涂料中加入消泡剂，能够有效抑制防火涂料在制备和使用过程中产生大量气泡，有利于防火涂料的高效生产，改善防火涂料的施工性能。

在本发明的一些实施方式中，矿物油消泡剂的活性物含量为100％，粘度<600cps，PH＝6.8；

在本发明的另一些实施方式中有机硅类消泡抑泡剂、非离子型消泡剂的活性物含量为98％，粘度为600-2500cps，pH＝7-8。

在具体实施过程中，本发明的消泡剂可以采用但不限于赢创特种化学有限公司的Surfynol DF220或者上海波然新材料科技有限公司的Defoamer BR 1100。

本发明防火涂料中的减水剂能够对水泥组分起到良好的分散作用，改善防火涂料的流动性，本发明对减水剂不作严格限制，例如，减水剂可以采用江苏兆佳建材科技有限公司的PM109。

本发明中的纤维素醚可作为一种优良的表面活性剂，在本发明的防火涂料中的纤维素醚能够使得防火涂料中各组分均匀分散，还可以改善防火涂料的流变性和抗流挂性，有利于提高防火涂料的导静电能力和力学性能，以及提高防火涂料的施工性能。

在本发明的一些实施方式中，纤维素醚为非离子型亲水性羟乙基纤维素衍生物，纤维素醚溶液的PH值6-8.5，活性成分100％，含水率≤5％，烧失量>94.5％。

在具体实施过程中，本发明的纤维素醚可以采用但不限于科耐欧贸易(上海)有限公司250HBR。

本发明中的石英砂是具有耐磨、化学性能稳定的特点，其主要化学成分为SiO

本发明对石英砂不作严格限制，例如，石英砂可以为40-70目、70-100目、100-140目、140-200目石英砂中至少一种。

本发明对水泥不作严格限制，在本发明的一些实施方式中，水泥为325#灰水泥、425#灰水泥、525#灰水泥、325#白水泥、425#白水泥、525#白水泥、525#灰水泥中的一种。

在具体实施过程中，可以根据防火涂料的用途选择不同品种的水泥。例如，将防火涂料应用在墙面上时，对防火涂料的强度要求较低，可以选择质地较为柔软的325#水泥；而将防火涂料应用在地面等对防火涂料强度要求较高的场所时，则可以选择质地较为坚硬的425#、525#水泥。

本发明的防火涂料的组分中还包括钛白粉，本发明对钛白粉不作严格限制，在本发明的一些实施方式中，钛白粉为金红石型钛白粉，钛白粉的TiO

在本发明的一些实施方式中，钛白粉可以采用但不限于巴蒙有限公司的R-750，或者美国杜邦公司的R-706。

本发明通过对防火涂料中的组分以及各组分的质量份进行设计，使得各组分之间起到协同作用，所得到的防火涂料在具有良好防火性能的同时，还兼具良好的导静电能力，同时还具有优良的力学性能和施工性能。

在本发明的一些实施方式中，本发明的防火涂料还包括：水性色浆0.1-0.5份。

本发明对水性色浆不作严格限制，在具体实施过程中，可以根据对防火涂料的颜色需求选择合适的色浆。

在本发明的一些实施方式中，水性色浆的颜料含量为35-50％，耐光性6-8级，耐候性3-5级，耐化学品性3-5级。具体地，在实施过程中，水性色浆可以采用但不限于苏州世名科技股份有限公司的水性蓝浆SM6804、SM6805；水性黄浆SM9806；水性红桨SM9811、SM9807；水性绿浆SM6806、水性黑浆SM6800中的至少一种。

能够理解，水性环氧树脂的粘度、固含量和环氧当量对水性环氧树脂的性能以及水性环氧树脂在防火涂料中的作用有一定影响。环氧当量越高，固化后的水性环氧树脂机械强度越大，水性环氧树脂对防火涂料机械性能改善越明显；固含量和粘度的影响主要体现在对水性环氧树脂和防火涂料制备和施工方面。

发明人在研究过程中发现，水性环氧树脂的粘度为50-300cps，固含量为60-65％，环氧当量为285-306g/eq，相对分子质量为300-400时，水性环氧树脂的施工性能、水性环氧树脂在防火涂料中起到的机械增强作用能够实现有机统一，更有利于防火涂料的综合性能。

在本发明的一些实施方式中，水性环氧树脂固化剂的粘度为200-1000cps，活泼氢当量为230-250g/eq，固含量为48-52％，相对分子质量为500-800，此时，水性环氧树脂固化剂能够对水性环氧树脂实现有效固化。进一步地，水性环氧树脂固化剂可选择曼尼期碱环氧树脂固化剂。考虑到导电材料在防火涂料中的分散性、导电材料对防火涂料综合性能的影响，在本发明的一些实施方式中，导电材料为导电碳纤维。选择导电碳纤维不仅能够增强防火涂料的导电性，提高防火涂料导静电的能力，另一方面，导电碳纤维还有利于提升防火涂料的力学性能，增强防火涂料的抗开裂性、抗拉强度和韧性。

发明人在研究过程中发现，导电碳纤维的松装密度为0.55-2.15g/cm

在本发明的一些实施方式中，通过对防火涂料中各组分质量份在上述范围内的调整，可以使得防火涂料的电阻的数量级为10

防火涂料具有较低的电阻，能够实现对静电的有效传导，从而防火涂料具有良好的导静电能力，降低静电积累引起火灾的风险。而且，本发明的防火涂料在进行防火测试时不发生明显形变,不含卤素和磷化物等阻燃剂，是一种环境友好型防火涂料。

本发明还提供上述防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

S101：向第一组分中加入第四组分，得到第一混合体系；

S103：向第一混合体系加入所述导电材料，得到第二混合体系；

S105：依次将第二混合体系与第二组分和第三组分混合，得到防火涂料；

其中，第一组分包括钛白粉1-3份以及n份水，第二组分包括水性环氧树脂固化剂3-5.5份、消泡剂0.02-0.12份和m份水，第三组分包括石英砂30-38份、水泥18-25份、减水剂0.08-0.8份和纤维素醚0.01-0.02份，第四组分包括水性环氧树脂和w份水；

8.5≤n+m+w≤15，w≥0。

在本实施方式的制备方法能够有效获得本发明的防火涂料。

为了实现防火涂料中各组分的均匀分散，在具体实施过程中，可以采用将第二混合体系与第二组分混合后加入第三组分的方式获得防火涂料。在将第二混合体系与第二组分的混合物加入第三组分的过程中，第三组分同时可以使用分散机进行搅拌。

本发明还提供另一种上述防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

S107：向第一组分中加入第二组分，得到第一混合体系；

S109：将第一混合体系与导电材料、第三组分和第四组分混合，得到防火涂料；

其中，第一组分包括钛白粉1-3份以及n份水，第二组分包括水性环氧树脂固化剂3-5.5份、消泡剂0.02-0.12份和m份水，第三组分包括石英砂30-38份、水泥18-25份、减水剂0.08-0.2份和纤维素醚0.01-0.02份，第四组分包括水性环氧树脂和w份水；

8.5≤n+m+w≤15，w≥0。

发明人在研究过程中还发现，步骤S109中将第一混合体系与导电材料、第三组分和第四组分混合，得到防火涂料，包括：

S111：将第一混合体系与导电材料混合，得到第二混合体系；

S113：依次将第二混合体系与第四组分和第三组分混合，得到防火涂料；

或者，

S115：将第一混合体系与第四组分混合，得到第二混合体系；

S117：将第二混合体系和包括导电材料和第三组分的第三混合体系混合，得到防火涂料。

步骤S111中将导电材料加入包括钛白粉、部分水、水性环氧树脂固化剂、消泡剂的第一混合体系后再进行防火涂料制备的后续步骤，导电材料能够在第一混合体系中均匀分散，有利于防火涂料导静电能力以及防火涂料综合性能的进一步提升。

在本发明的一些实施方式中，第一组分还包括水性色浆0.1-0.5份。

以下，通过具体实施例对本发明的防火涂料和防火涂料的制备方法进行详细的介绍。

以下实施例中，水性环氧树脂为普瑞凯高分子材料有限公司的8622；水性环氧树脂固化剂为赢创特种化学有限公司的ANQUAMINE287；导电材料为上海君江科技有限公司的BC-H01；消泡剂为赢创特种化学有限公司的Surfynol DF220；减水剂为江苏兆佳建材科技有限公司的PM109；纤维素醚为科耐欧贸易(上海)有限公司250HBR；水为去离子水；石英砂的目数为70-100目；水泥为325#白水泥；钛白粉为巴蒙有限公司的R-750；水性色浆为苏州世名科技股份有限公司的水性蓝浆SM6804。

实施例1

本实施例防火涂料的制备包括以下步骤：

1)向第一组分中加入第四组分，搅拌均匀，得到第一混合体系；

2)向第一混合体系缓慢加入17.8质量份的导电材料，加入完成后在600-800r/min的搅拌速度下分散10min使得导电材料在第一混合体系中混合均匀后得到第二混合体系；

3)将第二混合体系与第二组分混合均匀，一边对第三组分使用分散机进行分散，一边将第二混合体系与第二组分的混合物加入第三组分中，加入完成后，继续搅拌3-5min，得到防火涂料；

其中，分散和搅拌第三组分时控制第三组分的温度不超过35℃；

其中，第一组分、第二组分、第三组分、第四组分的制备方法如下：

第一组分的制备：将2.3质量份的钛白粉加入2质量份的水中制成水性白浆，将水性白浆研磨至细度≤30um，将0.1质量份的水性色浆加入水性白浆中，获得第一组分；

第二组分的制备：在3.5质量份的水性环氧固化剂中依次加入0.08质量份的消泡剂、6质量份的水并搅拌直至分散均匀，得到第二组分；

第三组分的制备：取37.5质量份的石英砂、依次向其中加入22.6质量份的水泥、0.2质量份的减水剂、0.02质量份的纤维素醚后用混砂机混合均匀，得到第三组分；

第四组分的制备：混合5.5质量份的水性环氧树脂和2.4质量份的水得到第四组分。

实施例2

本实施例防火涂料的制备包括以下步骤：

1)向第一组分中加入第二组分，搅拌均匀，得到第一混合体系；

2)向第一混合体系加入17.6质量份的导电材料，加入完成后在600-800r/min的搅拌速度下分散5-10min使得导电材料在第一混合体系中混合均匀后得到第二混合体系；

3)将第二混合体系与第四组分混合均匀，一边对第三组分使用分散机进行分散，一边将第二混合体系与第四组分的混合物加入第三组分中，加入完成后，继续搅拌3-5min，得到防火涂料；

其中，分散和搅拌第三组分时控制第三组分的温度不超过35℃；

其中，第一组分、第二组分、第三组分、第四组分的制备方法如下：

第一组分的制备：将2.3质量份的钛白粉加入1.3质量份的水中制成水性白浆，将水性白浆研磨至细度≤30um，将0.1质量份的水性色浆加入水性白浆中，获得第一组分；

第二组分的制备：在3.5质量份的水性环氧固化剂中依次加入0.09质量份的消泡剂、8.4质量份的水并搅拌直至分散均匀，得到第二组分；

第三组分的制备：取36.7质量份的石英砂、依次向其中加入22.4质量份的水泥、0.1质量份的减水剂、0.01质量份的纤维素醚后用混砂机混合均匀，得到第三组分；

第四组分的制备：混合5.5质量份的水性环氧树脂和1.4质量份的水得到第四组分。

实施例3

本实施例防火涂料的制备包括以下步骤：

1)向第一组分中加入第二组分，搅拌均匀，得到第一混合体系；

2)向第一混合体系加入22.7质量份的导电材料，加入完成后在600-800r/min的搅拌速度下分散5-10min使得导电材料在第一混合体系中混合均匀后得到第二混合体系；

3)将第二混合体系与第四组分混合均匀，一边对第三组分使用分散机进行分散，一边将第二混合体系与第四组分的混合物加入第三组分中，加入完成后，继续搅拌3-5min，得到防火涂料；

其中，分散和搅拌第三组分时控制第三组分的温度不超过35℃；

其中，第一组分、第二组分、第三组分、第四组分的制备方法如下：

第一组分的制备：将2.8质量份的钛白粉加入2.4质量份的水中制成水性白浆，将水性白浆研磨至细度≤30um，将0.3质量份的水性色浆加入水性白浆中，获得第一组分；

第二组分的制备：在4.4质量份的水性环氧固化剂中依次加入0.1质量份的消泡剂、11质量份的水并搅拌直至分散均匀，得到第二组分；

第三组分的制备：取30.7质量份的石英砂、依次向其中加入18.5质量份的水泥、0.09质量份的减水剂、0.01质量份的纤维素醚后用混砂机混合均匀，得到第三组分；

第四组分的制备：取7质量份的水性环氧树脂作为第四组分。

实施例4

本实施例防火涂料的制备包括以下步骤：

1)向第一组分中加入第二组分，搅拌均匀，得到第一混合体系；

2)向第一混合体系加入17.8质量份的导电材料，加入完成后在600-800r/min的搅拌速度下分散5-10min使得导电材料在第一混合体系中混合均匀后得到第二混合体系；

3)将第二混合体系与第四组分混合均匀，一边对第三组分使用分散机进行分散，一边将第二混合体系与第四组分的混合物加入第三组分中，加入完成后，继续搅拌3-5min，得到防火涂料；

其中，分散和搅拌第三组分时控制第三组分的温度不超过35℃；

其中，第一组分、第二组分、第三组分、第四组分的制备方法如下：

第一组分的制备：将2.3质量份的钛白粉加入2质量份的水中制成水性白浆，将水性白浆研磨至细度≤30um，将0.1质量份的水性色浆加入水性白浆中，获得第一组分；

第二组分的制备：在3.5质量份的水性环氧固化剂中依次加入0.08质量份的消泡剂、8.5质量份的水并搅拌直至分散均匀，得到第二组分；

第三组分的制备：取37.6质量份的石英砂、依次向其中加入22.5质量份的水泥、0.1质量份的减水剂、0.02质量份的纤维素醚后用混砂机混合均匀，得到第三组分；

第四组分的制备：取5.5质量份的水性环氧树脂作为第四组分。

实施例5

本实施例防火涂料的制备包括以下步骤：

1)向第一组分中加入第二组分，搅拌均匀，得到第一混合体系；

2)向第三组分中加入16.5质量份的导电材料得到第三混合体系；

3)将第一混合体系与第四组分混合均匀，在一边对第三组分使用分散机进行分散，一边将第一混合体系与第四组分的混合物加入第三组分中，加入完成后，继续搅拌3-5min，得到防火涂料；

其中，分散和搅拌第三组分时控制第三组分的温度不超过35℃；其中，第一组分、第二组分、第三组分、第四组分的制备方法如下：

第一组分的制备：将1.5质量份的钛白粉加入1.2质量份的水中制成水性白浆，将水性白浆研磨至细度≤30um，将0.1质量份的水性色浆加入水性白浆中，获得第一组分；

第二组分的制备：在5.5质量份的水性环氧固化剂中依次加入0.12质量份的消泡剂、8.5质量份的水并搅拌直至分散均匀，得到第二组分；

第三组分的制备：取34.17质量份的石英砂、依次向其中加入20.8质量份的水泥、0.1质量份的减水剂、0.01质量份的纤维素醚后用混砂机混合均匀，得到第三组分；

第四组分的制备：取5.5质量份的水性环氧树脂作为第四组分。

试验例

将实施例1-5所得到的防火涂料使用馒刀分别均匀涂抹在电阻为10

1、邵氏硬度：参照GB/T 2411-2008标准测试；

2、流动性能：参照JC/T985-2017标准测试；

3、冲击强度：参照GB/T1732-1993标准测试；

4、压缩强度：参照GB/T1732-1993标准测试；

5、电阻：参照SJ/T 11294-2010标准测试；

6、燃烧等级：参照GB/T 8624-2012标准测试；

7、燃烧热通量：参照GB/T 11785-2005标准测试；

8、燃烧热值：参照GB/T 14402-2007标准测试。

表1

由表1可知：

本发明的防火涂料燃烧等级能够达到A2且电阻低至5×10

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。