水性膨胀防火涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种水性膨胀防火涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]施用于可燃性基材表面，用以改变材料表面燃烧特性，阻滞火灾迅速蔓延;或施用于建筑构件上，用以提高构件的耐火极限的特种涂料，称防火涂料。防火涂料种类很多，但是按照防火涂料的使用对象以及防火涂料的涂层厚度来看，一般分为饰面型涂料和钢结构防火涂料。饰面型防火涂料一般用作可燃基材的保护性材料，具有一定的装饰性和防火性，又分为水性和溶剂型两大类。而钢结构防火涂料主要是用作不燃烧体构件的保护性材料，这类防火涂料的涂层比较厚，而且密度小、导热系数低，所以具有优良的隔热性能，又分为有机防火涂料和无机防火涂料。建筑防火是消防科学技术的一个重要领域，而防火涂料又是防火建筑材料中的重要组成部分。中国防火涂料虽然起步晚，但发展速度较快，尤其是钢结构防火涂料。近几年，建筑行业的蓬勃发展，使其需求量成倍增长。
[0003]公布号CN 103436068 A(申请号201310361187.3)的中国专利文献公开了一种膨胀型防火涂料，其配方按重量份包括如下组分:聚磷酸胺18-19.5份，季戊四醇10.8-11.4份，三聚氰胺10-11.4份，钛白粉3.8-4.6份，六偏磷酸钠0.8_1份，六甲基纤维素3.2-3.6份，氯化石蜡15-18份。公布号CN 104845470 A(申请号201510277295.1)的中国专利文献公开了一种水性膨胀型防火涂料，它由以下重量份数的组份组成: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I?8份、余量为水。公布号CN 103305048 A(申请号201310258950.X)的中国专利文献公开了一种膨胀型防火涂料，按重量份由以下组分组成:多聚磷酸铵22-30份，三磷酸铵2-3份，季戊四醇2-7份，硅灰石粉1.5_4份，二聚氰胺3_5份，娃藻土 1-3份，甲苯8-15份。
[0004]市场上现有防火涂料仍存在一些绝热性能差，干燥慢和热稳定性差的技术问题，因此，关于该方面的配方组成仍需进一步改进完善。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种配方科学、防火性能好的水性膨胀防火涂料及其制备方法。
[0006]本发明的技术方案是:
水性膨胀防火涂料，主要由下列原料制备而成，均为质量份:聚磷酸铵17-23，三聚氰胺9-13，季戊四醇三丙烯酸酯8-13，醋丙乳液10-14，叔碳酸乙烯酯5-10，酚醛树脂3-7，氧化镁2-4，去离子水16-28，乳化硅油0.18-0.3，有机膨润土1.2-2.0，聚丙烯酸钠1_5，聚羧酸钠盐
2-4，颜料适量。
[0007]优选的方案中，聚磷酸铵19-21，三聚氰胺10-12，季戊四醇三丙烯酸酯10-11，醋丙乳液11-13，叔碳酸乙烯酯6-9，酚醛树脂4-6，氧化镁2.5-3.5，去离子水20-24，乳化硅油0.2-0.28,有机膨润土1.4-1.8，聚丙烯酸钠2_4，聚羧酸钠盐2.5-3.5，颜料适量。
[0008]更加优选的，聚磷酸铵20，三聚氰胺11，季戊四醇三丙烯酸酯10.5，醋丙乳液12，叔碳酸乙烯酯7.5，酚醛树脂5，氧化镁3，去离子水22，乳化硅油0.24，有机膨润土1.6，聚丙烯酸钠3，聚羧酸钠盐3，颜料适量。
[0009](I)将叔碳酸乙烯酯、酚醛树脂、氧化镁和去离子水置于搅拌器内，搅拌10-20分钟，再加入聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇三丙烯酸酯、聚丙烯酸钠和聚羧酸钠盐，继续搅拌20-30分钟(优选的，继续搅拌23-27分钟;更加优选的，继续搅拌25分钟)；
(2)向步骤(I)所制产物中加入乳化硅油快速搅拌30-60分钟，然后转入球磨机内研磨分散2-6小时；
(3)将步骤(2)研磨后的产物置于搅拌器内，加入醋丙乳液和有机膨润土搅拌15-25分钟(优选的，搅拌17-23分钟;更加优选的，搅拌20分钟)，转速为500-700转/分钟(优选的，转速为550-650转/分钟;更加优选的，转速为600转/分钟)，再加入颜料拌匀，过滤，出料，即得防火涂料。
[0010]所述的水性膨胀防火涂料的制备方法，步骤(I)搅拌14-16分钟(优选的，搅拌15分钟)。
[0011]所述的水性膨胀防火涂料的制备方法，步骤(I)搅拌速度为100-300转/分钟(优选的，搅拌速度为150-250转/分钟;更加优选的，搅拌速度为200转/分钟)。
[0012]所述的水性膨胀防火涂料的制备方法，步骤(2)快速搅拌40-50分钟(优选的，快速搅拌45分钟)。
[0013]所述的水性膨胀防火涂料的制备方法，步骤(2)快速搅拌速度为2000-3000转/分钟(优选的，搅拌速度为2300-2700转/分钟;更加优选的，搅拌速度为2500转/分钟)。
[0014]所述的水性膨胀防火涂料的制备方法，步骤(2)研磨分散3-5小时(优选的，研磨分散4小时)。
[0015]所述的水性膨胀防火涂料的制备方法，步骤(3)所用颜料为钛白粉、锻白粉和立德粉中的一种。
[0016]本发明提供的水性膨胀防火涂料组方科学，理化性质优良。除此之外，本发明的优良效果还表现在:本发明所制涂料防火隔热效果好，耐火性能好，导热性差，对环境友好，经济实用。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例和实验例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不限于此。
[0018]本发明所用主要原料如下:
聚磷酸铵:为白色结晶或无定形微细粉末。含磷量大、含氮量高，磷氮体系产生协同效应，阻燃性好。相对密度小，分散性好，化学稳定性好、消烟、毒性低。广泛应用于膨胀型防火涂料、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、环氧树脂、橡胶制品、纤维板及干粉灭火剂等，是一种使用安全的高效磷系非卤消烟阻燃剂。
[0019]三聚氰胺:为白色单斜晶体。与甲醛缩合聚合可制得三聚氰胺树脂，可用于塑料及涂料工业，也可作纺织物防摺、防缩处理剂。其改性树脂可做色泽鲜艳、耐久、硬度好的金属涂料。
[0020]季戊四醇三丙烯酸酯:为无色或者淡黄色透明液体，用于感光膜、黏合剂、涂料、油墨、电子材料等领域，固化快速，高交联密度，硬度佳，耐溶剂性佳，皮肤刺激性较大。
[0021]醋丙乳液:为乳白色液体，是以醋酸乙烯和丙烯酸丁酯为主要功能单体共聚而成的水性高分子树脂。成膜温度低，可适当少加成膜助剂，降低涂料成本。特别适用于配制高、中、低PVC的高品质的平光和半光环境友好型健康环保内墙乳胶漆。
[0022]叔碳酸乙烯酯:在涂料方面的应用叔碳酸的衍生物在许多涂料中都有应用，能改善涂料的光泽、化学稳定性、热稳定性、膜硬度、膜柔韧性和隔热性等。
[0023]酚醛树脂:为无色或黄褐色透明物，耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。作为粘结剂，与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。
[0024]氧化镁:为白色细微粉末，用于冶金、冶炼、高级镁砖、耐火材料及保湿材料的制造，还广泛用于橡胶、橡胶板、橡胶制品、医药行业、食品行业、塑料板材促进剂、玻璃钢的增塑剂及硅钢片的表面涂层油漆、纸张生产、钢球磨光、皮革处理、绝缘材料、油脂、染料、陶瓷、干燥剂、树脂、阻燃剂等。
[0025]乳化硅油:为白色粘稠液体，可用于护发产品.皮革光亮剂、汽车、家具、地板、金属加工、聚氨脂、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、石材、纺织、造纸、木材等行业的脱模、上光、塑料薄膜的防粘作用、金属的防锈、洗发香波的柔顺梳理添加剂、清洁和防水和水性涂料的消泡剂等。
[0026]有机膨润土:为白色或灰白色粉末，以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性，在涂料工业中有重要的应用价值。
[0027]聚丙烯酸钠:为白色(或浅黄色)块状或粉末，在化妆品中起增稠、分散、悬浮、稳定等作用。它有利于化妆品的增稠、发泡、稳定、乳化、分散、粘合、成膜和保水等性能的发挥。在水性涂料中起分散作用。
[0028]聚羧酸钠盐:为淡黄色透明液体，分散性高，对钛白粉、碳酸钙及瓷土具有优良的分散性，制备的涂料性能优良，对有机颜料等高憎水性物质有较强的分散力。
[0029]实施例所用原料如聚磷酸铵(购自济南泰星精细化工有限公司)，三聚氰胺(购自上海元吉化工有限公司)，季戊四醇三丙烯酸酯(购自上海佰一化工有限公司)，醋丙乳液(购自上海同毅化工有限公司)，叔碳酸乙烯酯(购自常州宇荣化工有限公司)，酚醛树脂(购自上海金宝化学有限公司)，氧化镁(购自石家庄天宇镁业有限公司)，乳化硅油(购自莱阳圣邦有机硅科技有限公司)，有机膨润土(购自灵寿县中川矿物粉体加工厂)，聚丙烯酸钠(购自常州润洋化工有限公司)，聚羧酸钠盐(购自青岛古道化学材料有限公司)。
[0030]实施例1水性膨胀防火涂料，主要由下列原料制备而成(每份1kg):聚磷酸铵17份，三聚氰胺9份，季戊四醇三丙烯酸酯8份，醋丙乳液10份，叔碳酸乙烯酯5份，酚醛树脂3份，氧化镁2份，去离子水16份，乳化硅油0.18份，有机膨润土 1.2份，聚丙烯酸钠I份，聚羧酸钠盐2份，钛白粉适量。
[0031 ]水性膨胀防火涂料的制备方法是: (I)将叔碳酸乙烯酯、酚醛树脂、氧化镁和去离子水置于搅拌器