一种超薄防火水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防火水性涂料技术领域，尤其涉及一种超薄防火水性涂料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们环保意识的不断增强，水性防火涂料受到了越来越多的关注。水性防火涂料以水做溶剂，因此价格较油性防火涂料低并且降低了对大气的污染；水性涂料仅采用少量或者不采用有机溶剂，改善了作业环境，同时，在降低污染、节省资源方面的效果也比较显著；水性涂料涂层附着力强，对材质表面的适应性也比较好；水性涂料施工涂装工具可用水清洗，从而减少清洗溶剂的消耗；水性防火涂料的展平性好，在内腔、焊缝、棱角、棱边等部位都能进行施工，具有很好的防护性。

水性防火涂料阻燃原理如下：(1)本身具有难燃性或不燃性。涂层遇火受热后，可以通过熔融、膨胀等物理变化以及聚合物等组分的分解和炭化等化学作用吸收大量热量，抵消一部分作用于物体的热，从而延缓基材的受热升温过程；(2)遇火受热分解出不可燃的惰性气体，冲淡被保护基材受热分解出的易燃气体和空气中的氧气，抑制燃烧；(3)遇热释放活性自由基。该活性自由基与有机自由基结合后能减缓或终止燃烧连锁反应；(4)遇热膨胀，形成隔热隔氧的膨胀炭层，封闭基材，从而阻止基材着火燃烧。

现有市场中的防火涂料在实际应用中，涂层厚度一般要20mm，涂层过厚会导致装饰性差和施工不方便的问题。

因此，我们提出了一种超薄防火水性涂料及其制备方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种超薄防火水性涂料及其制备方法。

一种超薄防火水性涂料，由以下重量份的组分组成：水40～60份、硅溶胶45～65份、丙烯酸丁酯乳液6～15份、三聚氰胺0.5～2份、膨胀填料15～25份、十二烷基二甲基苄氧化铵4～8份、消泡剂0.1～0.5份、增稠剂0.3～0.8份和多功能助剂0.2～0.6份。

优选的，由以下重量份的组分组成：水50份、硅溶胶55份、丙烯酸丁酯乳液8份、三聚氰胺1份、膨胀填料20份、十二烷基二甲基苄氧化铵6份、消泡剂0.3份、增稠剂0.5份和多功能助剂0.4份。

优选的，所述膨胀填料由以下重量份的组分组成：可膨胀石墨20～30份、珍珠岩15～22份、二氧化钛4～7份、蛭石12～18份、硅藻土16～24份、倍半碳酸钠15～22份、聚甲基丙烯酸甲酯25～35份和对二甲氨基苯甲酸辛酯8～14份。

优选的，所述膨胀填料的制备方法包括以下步骤：将可膨胀石墨、珍珠岩、二氧化钛、蛭石、硅藻土和倍半碳酸钠放入球磨机中充分混合，混合30～45min，得到混合粉料；然后将聚甲基丙烯酸甲酯与对二甲氨基苯甲酸辛酯相加入到搅拌机内，搅拌5～10min，并升温至150～180℃；将混合粉料加入到搅拌机内，继续搅拌，搅拌45～70min，搅拌均匀后进行造粒；最后将造粒所得到的颗粒进行粉碎、研磨、过筛，得到膨胀填料。

优选的，过筛过程中，筛网的目数为400～600目。

优选的，所述消泡剂采用有机硅消泡剂、聚醚消泡剂或矿物油类消泡剂中的一种。

优选的，所述增稠剂为聚乙二醇1000。

优选的，所述多功能助剂为多功能助剂AMP-95。

优选的，一种超薄防火水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将水、硅溶胶、丙烯酸丁酯乳液、三聚氰胺、膨胀填料、十二烷基二甲基苄氧化铵加入到搅拌釜中，进行搅拌，搅拌35～60min，搅拌完毕后再超声分散25～35min；

S2、将消泡剂、增稠剂加入到步骤S1所得中，继续搅拌50～60min；

S3、向步骤S2所得中加入多功能助剂，搅匀，即得超薄防火水性涂料。

优选的，所述S2中，加入多功能助剂后，对搅拌釜进行抽真空，在真空环境下进行搅拌。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出的超薄防火水性涂料，其制备方法简单，原料安全易得，价格低廉，防火效果好，且该涂料施工过程中涂层厚度薄，施工方便，适合推广使用。

2、本发明提出的超薄防火水性涂料，其内部含有膨胀填料，膨胀填料内部包括一些易膨胀的无机填料以及倍半碳酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯和对二甲氨基苯甲酸辛酯，其制备时通过聚甲基丙烯酸甲酯将倍半碳酸钠和无机填料包裹，通过聚甲基丙烯酸甲酯包裹后倍半碳酸钠不易被水溶解，对二甲氨基苯甲酸辛酯能够提高无机填料与水性涂料的相容性，涂料使用过程中，当遇到高温时，无机填料会发生膨胀，且倍半碳酸钠会发生分解产生二氧化碳等，能够将涂料撑厚，起到缓解热量传递的作用，且二氧化碳也能够起到起到一定的阻燃作用。

3、本发明提出的超薄防火水性涂料，其内部含有十二烷基二甲基苄氧化铵和三聚氰胺，十二烷基二甲基苄氧化铵与三聚氰胺相配合，能够有效的提高涂料的阻燃性能，且十二烷基二甲基苄氧化铵在高温下具有较强的粘性，其与膨胀填料相配合，能够使得膨胀填料之间紧密连接，不易脱落，提高了涂料高温时的稳定性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1中，一种超薄防火水性涂料，由以下重量份的组分组成：水40份、硅溶胶45份、丙烯酸丁酯乳液6份、三聚氰胺0.5份、膨胀填料15份、十二烷基二甲基苄氧化铵4份、消泡剂0.1份、增稠剂0.3份和多功能助剂0.2份。

进一步的，膨胀填料由以下重量份的组分组成：可膨胀石墨20份、珍珠岩15份、二氧化钛4份、蛭石12份、硅藻土16份、倍半碳酸钠15份、聚甲基丙烯酸甲酯25份和对二甲氨基苯甲酸辛酯8份。

进一步的，膨胀填料的制备方法包括以下步骤：将可膨胀石墨、珍珠岩、二氧化钛、蛭石、硅藻土和倍半碳酸钠放入球磨机中充分混合，混合30min，得到混合粉料；然后将聚甲基丙烯酸甲酯与对二甲氨基苯甲酸辛酯相加入到搅拌机内，搅拌5min，并升温至150℃；将混合粉料加入到搅拌机内，继续搅拌，搅拌45min，搅拌均匀后进行造粒；最后将造粒所得到的颗粒进行粉碎、研磨、过筛，得到膨胀填料。

进一步的，过筛过程中，筛网的目数为400目。

进一步的，消泡剂采用有机硅消泡剂、聚醚消泡剂或矿物油类消泡剂中的一种。

进一步的，增稠剂为聚乙二醇1000。

进一步的，多功能助剂为多功能助剂AMP-95。

进一步的，一种超薄防火水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将水、硅溶胶、丙烯酸丁酯乳液、三聚氰胺、膨胀填料、十二烷基二甲基苄氧化铵加入到搅拌釜中，进行搅拌，搅拌35min，搅拌完毕后再超声分散25min；

S2、将消泡剂、增稠剂加入到步骤S1所得中，继续搅拌50min；

S3、向步骤S2所得中加入多功能助剂，搅匀，即得超薄防火水性涂料。

进一步的，S2中，加入多功能助剂后，对搅拌釜进行抽真空，在真空环境下进行搅拌。

实施例2中，一种超薄防火水性涂料，由以下重量份的组分组成：水60份、硅溶胶65份、丙烯酸丁酯乳液15份、三聚氰胺2份、膨胀填料25份、十二烷基二甲基苄氧化铵8份、消泡剂0.5份、增稠剂0.8份和多功能助剂0.6份。

进一步的，膨胀填料由以下重量份的组分组成：可膨胀石墨30份、珍珠岩22份、二氧化钛7份、蛭石18份、硅藻土24份、倍半碳酸钠22份、聚甲基丙烯酸甲酯25～35份和对二甲氨基苯甲酸辛酯14份。

进一步的，膨胀填料的制备方法包括以下步骤：将可膨胀石墨、珍珠岩、二氧化钛、蛭石、硅藻土和倍半碳酸钠放入球磨机中充分混合，混合45min，得到混合粉料；然后将聚甲基丙烯酸甲酯与对二甲氨基苯甲酸辛酯相加入到搅拌机内，搅拌10min，并升温至180℃；将混合粉料加入到搅拌机内，继续搅拌，搅拌70min，搅拌均匀后进行造粒；最后将造粒所得到的颗粒进行粉碎、研磨、过筛，得到膨胀填料。

进一步的，过筛过程中，筛网的目数为600目。

进一步的，消泡剂采用有机硅消泡剂、聚醚消泡剂或矿物油类消泡剂中的一种。

进一步的，增稠剂为聚乙二醇1000。

进一步的，多功能助剂为多功能助剂AMP-95。

进一步的，一种超薄防火水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将水、硅溶胶、丙烯酸丁酯乳液、三聚氰胺、膨胀填料、十二烷基二甲基苄氧化铵加入到搅拌釜中，进行搅拌，搅拌60min，搅拌完毕后再超声分散35min；

S2、将消泡剂、增稠剂加入到步骤S1所得中，继续搅拌60min；

S3、向步骤S2所得中加入多功能助剂，搅匀，即得超薄防火水性涂料。

进一步的，S2中，加入多功能助剂后，对搅拌釜进行抽真空，在真空环境下进行搅拌。

实施例3中，一种超薄防火水性涂料，由以下重量份的组分组成：水50份、硅溶胶55份、丙烯酸丁酯乳液8份、三聚氰胺1份、膨胀填料20份、十二烷基二甲基苄氧化铵6份、消泡剂0.3份、增稠剂0.5份和多功能助剂0.4份。

进一步的，膨胀填料由以下重量份的组分组成：可膨胀石墨25份、珍珠岩20份、二氧化钛5份、蛭石15份、硅藻土20份、倍半碳酸钠18份、聚甲基丙烯酸甲酯30份和对二甲氨基苯甲酸辛酯12份。

进一步的，膨胀填料的制备方法包括以下步骤：将可膨胀石墨、珍珠岩、二氧化钛、蛭石、硅藻土和倍半碳酸钠放入球磨机中充分混合，混合40min，得到混合粉料；然后将聚甲基丙烯酸甲酯与对二甲氨基苯甲酸辛酯相加入到搅拌机内，搅拌8min，并升温至160℃；将混合粉料加入到搅拌机内，继续搅拌，搅拌60min，搅拌均匀后进行造粒；最后将造粒所得到的颗粒进行粉碎、研磨、过筛，得到膨胀填料。

进一步的，过筛过程中，筛网的目数为600目。

进一步的，消泡剂采用有机硅消泡剂、聚醚消泡剂或矿物油类消泡剂中的一种。

进一步的，增稠剂为聚乙二醇1000。

进一步的，多功能助剂为多功能助剂AMP-95。

进一步的，一种超薄防火水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将水、硅溶胶、丙烯酸丁酯乳液、三聚氰胺、膨胀填料、十二烷基二甲基苄氧化铵加入到搅拌釜中，进行搅拌，搅拌50min，搅拌完毕后再超声分散30min；

S2、将消泡剂、增稠剂加入到步骤S1所得中，继续搅拌55min；

S3、向步骤S2所得中加入多功能助剂，搅匀，即得超薄防火水性涂料。

进一步的，S2中，加入多功能助剂后，对搅拌釜进行抽真空，在真空环境下进行搅拌。

对比例1中，一种超薄防火水性涂料，由以下重量份的组分组成：水50份、硅溶胶55份、丙烯酸丁酯乳液8份、三聚氰胺1份、十二烷基二甲基苄氧化铵6份、消泡剂0.3份、增稠剂0.5份和多功能助剂0.4份。

进一步的，过筛过程中，筛网的目数为600目。

进一步的，消泡剂采用有机硅消泡剂、聚醚消泡剂或矿物油类消泡剂中的一种。

进一步的，增稠剂为聚乙二醇1000。

进一步的，多功能助剂为多功能助剂AMP-95。

进一步的，一种超薄防火水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将水、硅溶胶、丙烯酸丁酯乳液、三聚氰胺、十二烷基二甲基苄氧化铵加入到搅拌釜中，进行搅拌，搅拌50min，搅拌完毕后再超声分散30min；

S2、将消泡剂、增稠剂加入到步骤S1所得中，继续搅拌55min；

S3、向步骤S2所得中加入多功能助剂，搅匀，即得超薄防火水性涂料。

进一步的，S2中，加入多功能助剂后，对搅拌釜进行抽真空，在真空环境下进行搅拌。

对比例2中，一种超薄防火水性涂料，由以下重量份的组分组成：水50份、硅溶胶55份、丙烯酸丁酯乳液8份、三聚氰胺1份、膨胀填料20份、消泡剂0.3份、增稠剂0.5份和多功能助剂0.4份。

进一步的，膨胀填料由以下重量份的组分组成：可膨胀石墨25份、珍珠岩20份、二氧化钛5份、蛭石15份、硅藻土20份、倍半碳酸钠18份、聚甲基丙烯酸甲酯30份和对二甲氨基苯甲酸辛酯12份。

进一步的，膨胀填料的制备方法包括以下步骤：将可膨胀石墨、珍珠岩、二氧化钛、蛭石、硅藻土和倍半碳酸钠放入球磨机中充分混合，混合40min，得到混合粉料；然后将聚甲基丙烯酸甲酯与对二甲氨基苯甲酸辛酯相加入到搅拌机内，搅拌8min，并升温至160℃；将混合粉料加入到搅拌机内，继续搅拌，搅拌60min，搅拌均匀后进行造粒；最后将造粒所得到的颗粒进行粉碎、研磨、过筛，得到膨胀填料。

进一步的，过筛过程中，筛网的目数为600目。

进一步的，消泡剂采用有机硅消泡剂、聚醚消泡剂或矿物油类消泡剂中的一种。

进一步的，增稠剂为聚乙二醇1000。

进一步的，多功能助剂为多功能助剂AMP-95。

进一步的，一种超薄防火水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将水、硅溶胶、丙烯酸丁酯乳液、三聚氰胺、膨胀填料加入到搅拌釜中，进行搅拌，搅拌50min，搅拌完毕后再超声分散30min；

S2、将消泡剂、增稠剂加入到步骤S1所得中，继续搅拌55min；

S3、向步骤S2所得中加入多功能助剂，搅匀，即得超薄防火水性涂料。

进一步的，S2中，加入多功能助剂后，对搅拌釜进行抽真空，在真空环境下进行搅拌。

下面对实施例1-3以及对比例1-2制备的防火水性涂料根据GB14907-2002进行耐火性测试，测试结果见表1：

表1

从表1中可以看出，实施例1-3中制备的防火水性涂料耐火性能优异，其测试过程中，涂料明显的变厚；对比例1中未添加膨胀填料，其耐火性能明显降低，且在测试过程中，其涂料的厚度未发生明显的变化；对比例2中未添加十二烷基二甲基苄氧化铵，其耐火性能有所降低，在测试过程中，其涂料的厚度明显变厚，但是涂料上产生了一些裂纹。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。