一种耐火型无机涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体而言，涉及一种耐火型无机涂料及其制备方法。

背景技术

建筑物内外涂装是美化建筑物、改善居住环境和改进建筑物原有性能的一个重要方面。建筑物在投入使用后，表面涂装材料受长期的日晒雨淋、酸碱物质侵蚀极易出现附着力下降、脱层、污垢等，同时现代建筑更注重安全，尽管现代建筑主体结构是用不燃材料建造的,但是表面涂装材料基本以有机成膜物为主，不具有阻燃性。近年来，随着经济的发展及科技的不断进步，钢铁、水泥、玻璃和化工等工业发展迅速，带动耐火材料的市场需求量及性能要求日益增加，世界各国在研究开发耐火材料新品种、改进和提高产品质量、延长使用寿命和降低耐火材料消耗等方面取得了长足的发展。理想的耐火材料需要同时具有便利的生产施工性、良好的抗热冲击和耐侵蚀性、适宜的导热系数和高温结构的稳定性。

耐火涂料是一种常见的耐火材料，在人们的日常生活中应用非常广泛，这种涂料在一定时限内、一定温度段内，能够经受高温环境氧化腐蚀，从而保护被涂物能在高温下正常工作。用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，或用于非可燃性基材表面，用以提高被涂材料耐火极限。除此之外，耐火涂料涂覆于基材表面，还具有防锈、防水、防腐、耐磨和耐热性能，其涂层具有坚韧性、着色性、黏附性、易干性和一定的光泽，可广泛应用于钢铁制造、冶金、石油工业、航空航天、天然气开采等工业领域。

现有技术中的耐火涂料一般使用有机或无机粘结剂作为粘结耐火集料的结合剂，但是大部分结合剂呈热硬性或气硬性，导致涂料防水性、与基材的粘结性能不佳，并且分散性不好，墙面出现斑状物，除此之外，市面上的耐火涂料的原料配比不够合理，导致其耐火阻燃性能不强，仍存在较高的火灾隐患。

因此，基于现有耐火涂料阻燃性能不强、分散性能不好的缺点，研究出一种无机耐火建筑涂料涂对建筑涂装意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐火型无机涂料，此耐火型无机涂料具有耐火性好、分散性能好的优点。

本发明的另一目的在于提供一种耐火型无机涂料的制备方法，可以简单制备出上述耐火型无机涂料。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一方面，本申请实施例提供一种耐火型无机涂料，由以下重量份的原料组成：白刚玉30～50份、复合铁钛粉30～40份、硝酸钾20～30份、鸡蛋壳20～30份、填料10～15份、硅灰5～8份、纤维素5～8份、分散剂3～5份、消泡剂2～4份、增稠剂3～5份、颜料5～7份、固化剂2～5份、稳定剂2～5份和乳液60～80份。

另一方面，本申请实施例提供一种耐火型无机涂料，其以下步骤：

按照所述质量份分别称取原料，将原料进行研磨，得到白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉；

向容器中依次加入白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉，混合均匀，在60～80℃的温度下一边搅拌一边加入乳液，配成A液；

将分散剂、固化剂和稳定剂混合均匀，配成B液；

将B液加入至A液中，在40～50℃温度下搅拌1～3h，然后加入颜料搅拌均匀，最终加入消泡剂，冷却至室温，得到所述耐火型无机材料。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明采用白刚玉、复合铁钛粉、硝酸钾和鸡蛋壳作为耐火涂料的主基料，互相结合发挥巨大的耐火阻燃效果，其中尤其以复合铁钛粉和鸡蛋壳中耐火性能更好。但一般白刚玉不具有烧结性，粉体之间难以有效粘结，直接运用到涂料中会脱离涂层，形成“斑状”粘砂缺陷，且载体粉四氧化三铁具有磁性，其引发的磁团聚现象比一般常用的防锈颜料的分散难度大，本发明采用FT分散剂与六偏磷酸钙的混合分散剂进行分散，不仅能保证涂料的耐火度，还能保持涂料在1个月内不进行分层，有较好的储存效果。

综上，本发明制备的涂料不仅具有很好的耐火阻燃效果，还具有较好的分散性，可保持涂料放置一个月不分层，具有较好的经济意义。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。

一种耐火型无机涂料，由以下重量份的原料组成：白刚玉30～50份、复合铁钛粉30～40份、硝酸钾20～30份、鸡蛋壳20～30份、填料10～15份、硅灰5～8份、纤维素5～8份、分散剂3～5份、消泡剂2～4份、增稠剂3～5份、颜料5～7份、固化剂2～5份、稳定剂2～5份和乳液60～80份。

在本发明的一些实施例中，所述填料为滑石粉、高岭土、石英粉、石棉粉、玻璃粉、云母粉和海泡石粉中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，所述分散剂为FT分散剂与六偏磷酸钙以(4～6)：1混合而成的混合分散剂。

在本发明的一些实施例中，所述固化剂为正硅酸乙酯与无水乙醇以质量比为(2～3)：1混合而成的混合固化剂。

在本发明的一些实施例中，所述增稠剂为正硅酸乙酯、聚乙烯吡咯烷酮和海藻酸钠中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，所述颜料包括钛白、铬绿、氧化铁红、氧化铁黑和钴蓝。

在本发明的一些实施例中，所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基聚氧乙烯醚中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，所述乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物。

本发明还提供一种耐火型无机涂料的制备方法，包括以下步骤：

按照所述质量份分别称取原料，将原料进行研磨，得到白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉；

向容器中依次加入白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉，混合均匀，在60～80℃的温度下一边搅拌一边加入乳液，配成A液；

将分散剂、固化剂和稳定剂混合均匀，配成B液；

将B液加入至A液中，在40～50℃温度下搅拌1～3h，然后加入颜料搅拌均匀，最终加入消泡剂，冷却至室温，过180目滤网，得到所述耐火型无机涂料，经过滤网后的涂料更加细腻。

在本发明的一些实施例中，所述研磨的细度为200～240目。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种耐火型无机涂料，由以下重量份的原料组成：白刚玉30份、复合铁钛粉40份、硝酸钾30份、鸡蛋壳20份、填料15份、硅灰6份、纤维素8份、分散剂4份、消泡剂4份、增稠剂3份、颜料5份、固化剂4份、稳定剂3份和乳液80份。

本实施例中的填料为滑石粉、高岭土和玻璃粉以质量比1：2：1混合而成的混合填料。本实施例中的分散剂为FT分散剂与六偏磷酸钙以6：1混合而成的混合分散剂。本实施例所述固化剂为正硅酸乙酯与无水乙醇以质量比为2：1混合而成的混合固化剂。本实施例中的增稠剂为正硅酸乙酯；本实施例中的颜料为钛白；本实施例中所述稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵；本实施例中的所述乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，质量比为1：2。

一种耐火型无机涂料的制备方法，包括以下步骤：

按照所述质量份分别称取原料，将原料研磨成240目的细粉，得到白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉；

向容器中依次加入白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉，混合均匀，在80℃的温度下一边搅拌一边加入乳液，配成A液；

将分散剂、固化剂和稳定剂混合均匀，配成B液；

将B液加入至A液中，在45℃温度下搅拌3h，然后加入颜料搅拌均匀，最终加入消泡剂，冷却至室温，过180目滤网，得到所述耐火型无机材料。

实施例2

一种耐火型无机涂料，由以下重量份的原料组成：白刚玉40份、复合铁钛粉36份、硝酸钾25份、鸡蛋壳28份、填料12份、硅灰5份、纤维素7份、分散剂5份、消泡剂3份、增稠剂4份、颜料6份、固化剂3份、稳定剂4份和乳液70份。

本实施例中的填料为云母粉；本实施例中的分散剂为FT分散剂与六偏磷酸钙以5：1混合而成的混合分散剂；本实施例所述固化剂为正硅酸乙酯与无水乙醇以质量比为2.5：1混合而成的混合固化剂；本实施例中的增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮；本实施例中的颜料为氧化铁红；本实施例中所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠；本实施例中的所述乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，质量比为1：1。

一种耐火型无机涂料的制备方法，包括以下步骤：

按照所述质量份分别称取原料，将原料研磨成200目的细粉，得到白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉；

向容器中依次加入白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉，混合均匀，在70℃的温度下一边搅拌一边加入乳液，配成A液；

将分散剂、固化剂和稳定剂混合均匀，配成B液；

将B液加入至A液中，在50℃温度下搅拌1h，然后加入颜料搅拌均匀，最终加入消泡剂，冷却至室温，过180目滤网，得到所述耐火型无机材料。

实施例3

一种耐火型无机涂料，由以下重量份的原料组成：白刚玉50份、复合铁钛粉30份、硝酸钾20份、鸡蛋壳30份、填料10份、硅灰8份、纤维素5份、分散剂3份、消泡剂2份、增稠剂5份、颜料7份、固化剂2份、稳定剂5份和乳液60份。

本实施例中的填料为石英粉和玻璃粉以质量比为1：1混合而成的混合填料；本实施例中的分散剂为FT分散剂与六偏磷酸钙以4：1混合而成的混合分散剂；本实施例所述固化剂为正硅酸乙酯与无水乙醇以质量比为3：1混合而成的混合固化剂；本实施例中的增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮和海藻酸钠，两者的质量比为1：1；本实施例中的颜料为氧化铁黑；本实施例中所述稳定剂为十八烷基聚氧乙烯醚；本实施例中的所述乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，质量比为2：1。

一种耐火型无机涂料的制备方法，包括以下步骤：

按照所述质量份分别称取原料，将原料研磨成220目的细粉，得到白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉；

向容器中依次加入白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉，混合均匀，在60℃的温度下一边搅拌一边加入乳液，配成A液；

将分散剂、固化剂和稳定剂混合均匀，配成B液；

将B液加入至A液中，在40℃温度下搅拌2h，然后加入颜料搅拌均匀，最终加入消泡剂，冷却至室温，过180目滤网，得到所述耐火型无机材料。

实施例4

一种耐火型无机涂料，由以下重量份的原料组成：白刚玉32份、复合铁钛粉34份、硝酸钾25份、鸡蛋壳27份、填料13份、硅灰7份、纤维素7份、分散剂3份、消泡剂3份、增稠剂5份、颜料6份、固化剂4份、稳定剂2份和乳液70份。

本实施例中的填料为海泡石粉；本实施例中的分散剂为FT分散剂与六偏磷酸钙以5：1混合而成的混合分散剂；本实施例所述固化剂为正硅酸乙酯与无水乙醇以质量比为3：1混合而成的混合固化剂；本实施例中的增稠剂为正硅酸乙酯和聚乙烯吡咯烷酮，两者质量比为1：1；本实施例中的颜料为钴蓝；本实施例中所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵，两者的质量比为1：1；本实施例中的所述乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，质量比为1：1。

一种耐火型无机涂料的制备方法，包括以下步骤：

按照所述质量份分别称取原料，将原料研磨成240目的细粉，得到白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉；

向容器中依次加入白刚玉粉、复合铁钛粉、硝酸钾粉、鸡蛋壳粉、填料粉、硅灰粉和纤维素粉，混合均匀，在75℃的温度下一边搅拌一边加入乳液，配成A液；

将分散剂、固化剂和稳定剂混合均匀，配成B液；

将B液加入至A液中，在45℃温度下搅拌1h，然后加入颜料搅拌均匀，最终加入消泡剂，冷却至室温，过180目滤网，得到所述耐火型无机材料。

实施例5

本实施例设置三个对照组。对照组1的原料为复合铁钛粉36份、硝酸钾60份、鸡蛋壳28份、填料12份、硅灰5份、纤维素7份、分散剂5份、消泡剂3份、增稠剂4份、颜料6份、固化剂3份、稳定剂4份和乳液70份。其中填料为云母粉；分散剂为FT分散剂与六偏磷酸钙以5：1混合而成的混合分散剂；固化剂为正硅酸乙酯与无水乙醇以质量比为2.5：1混合而成的混合固化剂；增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮；颜料为氧化铁红；稳定剂为十二烷基苯磺酸钠；乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，质量比为1：1。即对照组1与实施例2的区别在于未加入白刚玉，但硝酸钾的重量份增加。

对照组2原料为白刚玉76份、硝酸钾60份、鸡蛋壳28份、填料12份、硅灰5份、纤维素7份、分散剂5份、消泡剂3份、增稠剂4份、颜料6份、固化剂3份、稳定剂4份和乳液70份。其中填料为云母粉；分散剂为FT分散剂与六偏磷酸钙以5：1混合而成的混合分散剂；固化剂为正硅酸乙酯与无水乙醇以质量比为2.5：1混合而成的混合固化剂；增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮；颜料为氧化铁红；稳定剂为十二烷基苯磺酸钠；乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，质量比为1：1。即对照组2与实施例2的区别在于未加入氧化铁钛粉，但白刚玉的重量份增加。

对照组3原料为白刚玉68份、复合铁钛粉36份、硝酸钾60份、填料12份、硅灰5份、纤维素7份、分散剂5份、消泡剂3份、增稠剂4份、颜料6份、固化剂3份、稳定剂4份和乳液70份。其中填料为云母粉；分散剂为FT分散剂与六偏磷酸钙以5：1混合而成的混合分散剂；固化剂为正硅酸乙酯与无水乙醇以质量比为2.5：1混合而成的混合固化剂；增稠剂为聚乙烯吡咯烷酮；颜料为氧化铁红；稳定剂为十二烷基苯磺酸钠；乳液为纯丙乳液与丙烯酸酯聚合乳液的混合物，质量比为1：1，即对照组3与实施例2的区别在于未加入鸡蛋壳，但白刚玉的重量份增加。

对照组1～3的制备方法均同实施例2的制备方法。

将实施例1～4和对照组1～3制备的涂料涂在钢板上，同时设置裸钢板为空白组，一起进行火炉试验，炉膛升温速率按照GB14907：《钢结构防火涂料》规定执行。其结果如表1所示。

表1.不同耐火型无机涂料的防火性能数据

从表1中可以看出，空白组的钢板失效时间为2min，对照组1～3的钢板失效时间为6.5～7.2，与空白组相比防火性能有所提高，但燃烧后的涂料对钢板的附着力较差，在火灾时无法保护钢板；实验组1～4的性能均高于对照组，涂层的平衡温度在206～265℃，有较低的平衡温度和较厚的碳化层，具有优秀的阻燃耐火性能，其中尤其实施例2的效果更好，为最佳配比。

实施例6

本实施例探究不同分散剂和不同比例的分散剂对涂料的影响。

本实施例设置8个实验组，每个实验组中仅有分散剂的种类不同，其他均与实施例2中的原料重量份和制备方法相同。

实验组1采用市面上普通的分散剂，具体为；实验组2单独采用FT分散剂，实验组3单独采用六偏磷酸钙分散剂，实验组4中FT分散剂：六偏磷酸钙为2：1；实验组5中FT分散剂：六偏磷酸钙为4：1；实验组6中FT分散剂：六偏磷酸钙为6：1；实验组7中FT分散剂：六偏磷酸钙为8：1；实验组8为空白组，不加入分散剂。按照GB6753.3-86的标准，将样品放置在(50±2℃)的干燥箱中进行储存稳定性试验，并在不同时间观察涂料的沉降程度，其结果如表2所示。

表2.不同分散剂和分散比例对涂料沉降的影响

从表2中可以看出，不加入分散剂的涂料(实验组8)在第1天就开始产生轻微分层，在5天后就已经明显分层并无法重新混匀，导致涂料完全失效，实验组1加入普通的分散剂在5d后就开始有轻微分层，15d后就分层粘底，再放置的话就会不能重新混合；实验组2和实验组3单独加入本发明的一种分散剂，在15d后也会产生轻微分层；实验组4～7中的效果整体较好，其中以实验组5和实验组6即使存放35天依然不会产生分层，具有很好的效果。

综上，本发明实施例的一种耐火型无机涂料采用白刚玉、复合铁钛粉、硝酸钾和鸡蛋壳作为耐火涂料的主基料，互相结合发挥巨大的耐火阻燃效果，其中尤其以复合铁钛粉和鸡蛋壳中耐火性能更好。但通常白刚玉不具有烧结性，粉体之间难以有效连接，普通运用到涂料中会脱离涂层，形成“斑状”粘砂缺陷。并且载体粉四氧化三铁具有磁性引发的磁团聚现象比一般常用的防锈颜料的分散难度大，本发明采用FT分散剂与六偏磷酸钙的混合分散剂进行分散，不仅能保证涂料的耐火度，还能保持涂料在1个月内不进行分层，有较好的储存效果。

以上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。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。