一种水性超薄膨胀型防火涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及防火涂料领域，特别是涉及一种水性超薄膨胀型防火涂料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着人民生活水平的不断提高，城市建设逐步向多元国际化、高层化迈进，多功 能、大面积、高档次的各类高层建筑、大型商场、宾馆饭店等建筑应运而生。这些高层建筑的 建筑面积、高度及其火灾荷载使得高层建筑火灾难以扑救，这就要求我们采取各种促使来 提高建筑物的防火性能。使用防火涂料就是一种很好的保护措施。将性能优良的防火涂料 涂覆于基材表面，不仅可以起到装饰作用，还能防腐、防锈、耐酸碱、放烟雾等，更重要的是， 当遇火灾发生时防火涂料能阻止火焰的传播、控制火势的发展，对内部结构起到有效的保 护作用。防火涂料现已广泛应用于公共建筑、车辆、飞机、古建筑及文物保护等方面。
[0003] 防火涂料按照涂层厚度可以分为厚涂型、薄型和超薄型；按分散介质可分为水性 和溶剂型两种;按燃烧后涂料形态可分为膨胀型和非膨胀型。膨胀型防火涂料成膜后，在常 温下是普通的漆膜，在火焰或高温作用下，涂层发生膨胀炭化，形成一个比原来厚度大几十 倍甚至几百倍的不燃的蜂窝泡沫状炭质层，阻火模块可以切断外界火源对基材的加热，从 而起到阻燃作用。自20世纪70年代能源危机引发第一次水性涂料开发热潮以来，水性化一 直是涂料发展的方向之一。水性防火涂料以水作分散介质，成本低、无毒环保、常温干燥、本 身难燃。较传统的溶剂型油漆涂料来说，水性涂料在生产和使用过程中的VOC远远低于溶 剂型油漆，对人体伤害小，因此，水性涂料更为节省资源、降低污染、低毒环保。用水性涂料 逐步代替溶剂型油漆涂料已成为涂料行业的发展方向。
[0004] 申请公布号CN 104845470 A(申请号201510277295.1)的中国发明专利文献公开 了一种水性膨胀型防火涂料，由以下重量份数的原料组成:磷酸铝盐30-60份、脲醛10-30 份、淀粉10-50份、聚丙烯酸乳液10-30份、三聚氰胺1-10份、聚磷酸铵1-10份、季戊四醇1-10 份、甲基硅油1-5份、硅酸钠1-8份、余量为水。申请公布号CN 104449103 A(申请号 201410854522.8)的中国发明专利文献公开了 一种水性超薄型钢结构防火涂料的制备方 法，由以下重量份数的原料组成：苯丙乳液BLJ-81680克、三聚氰胺20克、季戊四醇20克、聚 磷酸铵25克、钛白粉7克和7-( 2-氟-苄氧基)-4，5-二氢-2H-[ 1，2，4]-三唑[4，3-a]并喹啉-1-酮2克。申请公布号CN 104448966 A(申请号201410855282.3)的中国发明专利文献公开 了一种水性防火涂料，由下列重量份的原料制成:硅酸钠50-200份、磷酸三聚氰胺30-50份、 季戊四醇20-30份、尿素20-30份、钛白粉5-20份、阻燃助剂1-10份和水500-1000份。
[0005] 随着防火技术的不断提升，各种阻燃材料及涂料层出不穷，许多方法或技术仍存 在一些问题，比如阻燃效果差，影响材料的原有性能，影响物品的色光，极易污染环境和对 人体有害等。因此，研发一种具有良好理化性能和防火性能的涂料显得尤为重要。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种制备简单、配方科学的水性超薄 膨胀型防火涂料及制备方法，该防火涂料制作成本低，性能优良。
[0007] 本发明的技术方案是： 一种水性超薄膨胀型防火涂料，由下列原料制备而成，均为重量份:聚磷酸铵20-24,三 聚氰胺12-18，季戊四醇三丙烯酸酯7-11，纯丙乳液10-15，不饱和聚酯树脂3-6，麦饭石粉2-7，微晶纤维素1-4，去离子水15-25，增稠剂0.8-1.6，分散剂1-3，消泡剂0.1-0.25，色浆 0.14-0.22。
[0008] 优选的方案中，聚磷酸铵21-23,三聚氰胺14-16,季戊四醇三丙烯酸酯8-10,纯丙 乳液11.5-13.5，不饱和聚酯树脂4-5，麦饭石粉3.5-5.5，微晶纤维素2-3，去离子水18-22， 增稠剂 1 · 0-1 · 4，分散剂 1 · 5-2 · 5，消泡剂0 · 15-0 · 2，色浆0 · 16-0 · 20。
[0009] 更加优选的，聚磷酸铵22,三聚氰胺15,季戊四醇三丙烯酸酯9,纯丙乳液12.5,不 饱和聚酯树脂4.5，麦饭石粉4.5，微晶纤维素2.5，去离子水20，增稠剂1.2，分散剂2，消泡剂 0.18,色浆 0.18。
[0010] -种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法，步骤如下： (1) 将麦饭石粉经球磨机研磨，过筛，备用； (2) 将去离子水加入到反应釜内，通过蒸汽加热升温至60_86°C，加入不饱和聚酯树脂 和纯丙乳液，以40-80r/min搅拌15-25分钟(优选以50-70r/min搅拌18-20分钟），然后依次 加入微晶纤维素和分散剂，保持温度在50-60°C(优选保持温度在53-57°C)，搅拌反应1-2小 时，经纱网过滤，得胶液，备用； (3) 将步骤(2)所得胶液加入到搅拌机内，依次加入聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇三丙 烯酸酯，以80-110r/min搅拌0.5-1.0小时(优选以90-100r/min搅拌0.7-0.9小时），然后加 入步骤（1)处理后的麦饭石粉、色浆、增稠剂和消泡剂，搅拌10-30分钟(优选搅拌15-25分 钟），调pH至7.5，经过滤、检测、分装即得。
[0011] 上述一种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案是，步骤（1)中过100-170目筛(优选的过120-150目筛，更加优选的过140目筛）。
[0012] 上述一种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案是，步骤(2)中蒸汽加 热升温至70_76°C(优选蒸汽加热升温至73°C)。
[0013] 上述一种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案是，步骤(2)中所述分 散剂为聚丙烯酸钠、甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的一种(优选的所述分散剂为聚丙烯酸钠 和聚丙烯酰胺中的一种，更加优选的所述分散剂为聚丙烯酰胺）。
[0014] 上述一种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案是，步骤(2)中搅拌反 应1.3-1.7小时(优选搅拌反应1.5小时）。
[0015] 上述一种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案是，步骤(3)中所述增 稠剂为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素和瓜尔豆胶中的一种(优选的所述增稠剂为羟乙基纤 维素和羟甲基纤维素中的一种，更加优选的所述增稠剂为羟甲基纤维素）。
[0016] 上述一种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法，优选的方案是，步骤(3)中所述消 泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚和乙醇中的一种(优选的所述消泡剂为乳化硅油和乙醇 中的一种，更加优选的所述消泡剂为乳化硅油）。
[0017] 本发明所得一种水性超薄膨胀型防火涂料配伍科学，制备工艺简单。除此之外，本 发明的优良效果还表现在： 1、 本发明所得防火涂料集多种防火组分的恰当配合，可持续发挥防火保护作用，能显 著降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，明显提高被涂材料耐火极限； 2、 本发明所得防火涂料遇火时能形成具有良好隔热性能的致密的海绵状膨胀泡沫层， 能更有效地保护可燃性基材，降低火灾事故的发生率； 3、 本发明所得防火涂料制备工艺简单，易于实现，所得涂料阻燃性能优良，便于在工业 上推广应用。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例和试验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。
[0019] 实施例1 一种水性超薄膨胀型防火涂料，由下列原料制备而成，均为重量份 (5.5kg/份）：聚磷酸铵20份，三聚氰胺12份，季戊四醇三丙烯酸酯7份，纯丙乳液10份，不饱 和聚酯树脂3份，麦饭石粉2份，微晶纤维素1份，去离子水15份，增稠剂0.8份，分散剂1份，消 泡剂0.1份，色浆0.14份。
[0020] -种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法是： (1) 将麦饭石粉经球磨机研磨，过100目筛，备用； (2) 将去离子水加入到反应釜内，通过蒸汽加热升温至60°C，加入不饱和聚酯树脂和纯 丙乳液，以40r/min搅拌15分钟，然后依次加入微晶纤维素和分散剂(所述分散剂为甲基纤 维素），保持温度在50°C，搅拌反应1小时，经纱网过滤，得胶液，备用； (3) 将步骤(2)所得胶液加入到搅拌机内，依次加入聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇三丙 烯酸酯，以80r/min搅拌0.5小时，然后加入步骤（1)处理后的麦饭石粉、色浆、增稠剂(所述 增稠剂瓜尔豆胶)和消泡剂(所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚），搅拌10分钟，调PH至7.5，经过 滤、检测、分装即得。
[0021] 实施例2 -种水性超薄膨胀型防火涂料，由下列原料制备而成，均为重量份 (3.5kg/份）：聚磷酸铵24份，三聚氰胺18份，季戊四醇三丙烯酸酯11份，纯丙乳液15份，不饱 和聚酯树脂6份，麦饭石粉7份，微晶纤维素4份，去离子水25份，增稠剂1.6份，分散剂3份，消 泡剂0.25份，色浆0.22份。
[0022] -种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法是： (1) 将麦饭石粉经球磨机研磨，过170目筛，备用； (2) 将去离子水加入到反应釜内，通过蒸汽加热升温至86°C，加入不饱和聚酯树脂和纯 丙乳液，以80r/min搅拌25分钟，然后依次加入微晶纤维素和分散剂(所述分散剂为甲基纤 维素），保持温度在60°C，搅拌反应2小时，经纱网过滤，得胶液，备用； (3) 将步骤(2)所得胶液加入到搅拌机内，依次加入聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇三丙 烯酸酯，以llOr/min搅拌1.0小时，然后加入步骤（1)处理后的麦饭石粉、色浆、增稠剂(所述 增稠剂瓜尔豆胶)和消泡剂(所述消泡剂为聚氧丙烯甘油醚），搅拌30分钟，调pH至7.5，经过 滤、检测、分装即得。
[0023]实施例3 -种水性超薄膨胀型防火涂料，由下列原料制备而成，均为重量份 (5kg/份）：聚磷酸铵21份，三聚氰胺14份，季戊四醇三丙烯酸酯8份，纯丙乳液11.5份，不饱 和聚酯树脂4份，麦饭石粉3.5份，微晶纤维素2份，去离子水18份，增稠剂1.0份，分散剂1.5 份，消泡剂0.15份，色浆0.16份。
[0024] -种水性超薄膨胀型防火涂料的制备方法是： (1) 将麦饭石粉经球磨机研磨，过120目筛，备用； (2) 将去离子水加入到反应釜内，通过蒸汽加热升温至70°C，加入不饱和聚酯树脂和纯 丙乳液，以50r/min搅拌18分钟，然后依次加入微晶纤维素和分散剂(所述分散剂为聚丙烯 酸钠），保持温度在53°C，搅拌反应1.3小时，经纱网过滤，得胶液，备用； (3) 将步骤(2)所