专利名称：一种水性膨胀型隧道防火防霉涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及隧道防火涂料技术领域，具体说是涉及到一种水性膨胀型隧道防火防霉涂料。
背景技术：
众所周知，当今世界经济的发展格局，带来了交通运输行业的飞速发展，特别是地面和地下交通发展迅猛。而在地面及地下交通中，无论是铁公路、铁路、地铁，都包括有大量的隧道，隧道的总长度已经是一个庞大的数字。隧道不仅是交通运输的通道，而且有的也是光纤电缆、输电电缆及输油、输水及污水的通道。隧道内一旦发生火灾，钢筋混凝土结构因受热膨胀，极易炸裂、塌陷。隧道中的火灾事故是经济损失最大、抢修最难、中断行车时间最长的交通事故。因此，隧道的结构防火问题也引起了各个相关安全部门的高度重视，世界各国的相关安全部门均出台了强制性隧道防火安全法规，要求铁路、公路、地铁等交通隧道必须进行防火保护，提高隧道的防火安全性。目前隧道施工所使用的防火涂料，基本上是无机保温砂浆类厚涂型防火涂料，虽然其涂层具有较好的耐火隔热性能，但是也存在着难以克服的缺点(I)防水性差，由于涂层是粗糙多孔结构，毛细构造发达，防水防渗性较差，涂层吸湿后热阻值减小、防火隔热性降低；(2)隧道内部环境潮湿，利于霉菌繁殖，防火涂层长期遭到霉菌侵蚀后产生霉变，粘附性降低，涂层开裂、脱落；(3)涂层的粘结强度较低，对高速行车产生的强劲气流、风压和共振冲击波抵抗力较弱，易引发涂层裂纹；(4)涂层施工较厚(20_)，施工繁琐、干燥困难；(5)装饰效果差，且不容易调色。如何尽快研制出一种防火时限长、粘附性能好、防水抗渗、防霉抗菌、环保无毒、装饰效果好、施工方便的薄涂层隧道防火涂料是本技术领域中当前急需研究解决的任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防火时限长、粘附性能好、防水抗渗、防霉抗菌、环保无毒、装饰效果好、施工方便的薄涂层隧道防火涂料。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案一种水性膨胀型隧道防火防霉涂料，以硅丙乳液为成膜物，以改性聚磷酸铵、三聚氰胺、双季戊四醇、偶氮二甲酰胺为阻燃齐U，以钛白粉、硼酸锌、可膨胀石墨为填料，以纳米Sio2为改性材料，以负离子抗菌添加剂为防霉杀菌剂，在助剂的配合下经过常规制备工艺制备而成，其配方中的成分构成如下、硅丙乳液250-350
聚磷酸铵200-300
水80-100
三聚氰胺50-100
双季戊四醇50-100
纳米SiO2浆50-80 钛白粉30-50
硼酸锌30-50
可膨胀石墨30-50
乙ニ醇10-20
醇酯-1210-20
负离子抗菌添加剂10 -15
偶氮ニ甲酰胺10-20
氟硅疏水剂8-10
分散剂50405-8
消泡剂NXZ2-4
增稠剂RM-8W2-4
润湿剂X-4051-2
多功能助剂AMP-951-2以上各组分计量単位以质量分数计。水性膨胀型隧道防火防霉涂料的制备エ艺是首先将水加入分散罐内，搅拌下加入润湿剂X-405、多功能助剂AMP-95、分散剂5040、偶氮ニ甲酰胺、再加入预先制备的纳米SiO2水浆、负离子抗菌添加剤、醇酯-12以及钛白粉、硼酸锌、可膨胀石墨、こニ醇、聚磷酸铵、三聚氰胺和双季戊四醇，高速分散30min，再经过砂磨机研磨细度至40um以下成为浆料；其次是将研磨完成的浆料加入调漆罐内，中低速搅拌下加入硅丙乳液、氟硅疏水剂、消泡剂NXZ、增稠剂RM-8W、搅拌20-30min，经过滤后呈稠浆状体装桶备用。 本发明配方成分中各组分成分的选择基料树脂的选择，丙烯酸树脂具有耐候性能好、附着力高等优点，不同类型的丙烯酸基料树脂由于结构上的差异，会产生不同的耐火性能。通过对醋丙、苯丙、硅丙、纯丙乳液四种不同丙烯酸类乳液作基料进行试验，考察其对涂层耐火性能的影响，除醋丙乳液外，苯丙、硅丙、纯丙乳液为基料制备的防火涂料，其涂膜的耐火时间均超过了 GB1490-2002标准中规定的指标，尤其是硅丙乳液作基料制备的防火涂料，涂膜的耐火时间达到了 85. 8min,防火性位列丙烯酸乳液之首。这是因为，当防火涂膜遇火灼烧时，硅丙乳液中的硅原子上的有机基团发生氧化断裂分解，形成的无机硅氧主链结构能使它与底材在高温时紧密结合，而不会发生断裂现象。因此，从炭质层的强度、形貌结构、发泡均匀密实度及耐燃时间来看，最终选择硅丙乳液作为本配方的成膜物质。阻燃体系的选择，膨胀型防火涂料采用P-C-N阻燃体系，根据机能包括脱水催化齐U、碳化剂、发泡剂三部分。脱水催化剂在遇火受热时，能与涂层中含羟基的成膜物和碳化剂发生强烈的酯化反应，并脱水引发膨胀形成封闭的立体蜂窝状碳化层，达到防火隔热的目的。本配方选用的聚磷酸铵是一种蜜胺类物质包覆处理的高聚合度结晶II型的脱水催化剂产品，其聚合度> 1500,磷含量30-32 %，氮含量14-15 %，分解温度280°C，分子 量分布范围窄，低聚物小分子物质含量低，水溶性小，结构纯度高。高聚合度、高纯度的结晶II型聚磷酸铵更能提高涂料炭化层的质量、增强涂层的耐水、耐湿热性，避免出现盐析现象。发泡剂选用三聚氰胺和偶氮二甲酰胺配合使用，发泡剂遇高温分解产生不燃性气体，如N2、CO2, NH3、HCI, H2O等，使涂层在达到软化点的情况下发泡膨胀。选用偶氮二甲酰胺作前期发泡剂，其热分解温度为200-210°C，释放N2发泡，实现无卤化，达到前期保护涂层的效果。炭化剂选用双季戊四醇，它比季戊四醇含炭量更高，形成的炭化层在成炭量、密度、强度和涂层耐水性方面都大大超过季戊四醇；同时，双季戊四醇的热分解温度与脱水催化剂、发泡剂的热分解温度相匹配，其成炭效果更优异。通过对上述发泡膨胀阻燃体系进行正交试验，确定聚磷酸铵、三聚氰胺、双季戊四醇、偶氮二甲酰胺的最佳质量比为(20-25) (5-10) (5-10) (1—3)。填料的选择，试验证明膨胀型防火涂料加入少量无机阻燃协效填料，可显著提高发泡泡孔的均匀致密度、炭质层强度和耐火性能，本配方选用了钛白粉、硼酸锌、可膨胀石墨、纳米Sio2S阻燃协效填料。钛白粉的加入，不但会使涂层致密、增强机械强度和附着力，而且能增强炭质层的致密度和强度。在高温下，当炭骨架与氧气缓慢反应时，二氧化钛就在炭骨架表面形成一层白色覆盖物，降低氧气进入炭骨架的速度，同时对外界的热辐射产生反射，降低炭骨架的导热系数，延长炭化层的耐火时间。硼酸锌是一种无机阻燃材料，在高温下分解产生水蒸气，并吸收大量热量，同时抑制烟气的生产。另外分解出来的硼酸生产矿物质玻璃B2O3,增加了炭质层骨架的强度和致密度，还能在保护基材表面形成玻璃状薄片，起隔绝空气和阻断火焰的作用。可膨胀石墨在受到200°C以上高温时，石墨层间的化合物急剧分解、气化、膨胀，使可膨胀石墨开始沿层间膨胀150-250倍，本身不发生化学变化，涂层的膨胀炭层里面有可膨胀石墨经物理膨胀生成的大量“蠕虫”状碳体，与化学膨胀产生的膨胀层交联，可膨胀石墨粘附在基层表面和炭层内部，起到一种交联纤维的作用。纳米SiO2是无定形白色粉末，比表面积大、表面自由能高，表面存在着不包饱和和残键和不同键合状态的羟基，其分子呈三维链状结构，具有很大的表面活性。将其分散到防火涂料中，干燥成膜后成为物理变联点，起到增强增润和防水抗渗作用，当遇火灼烧时，又能增强炭质层的强度。
防霉杀菌剂的选择，本配方选用负离子抗菌添加剤，这是ー种负离子发生材料与无机抗菌剂复合的功能材料，其中负离子发生材料是自然界唯一带电的极性材料，在无须光源的激发下自然形成永久微电场，通过电极对空气和水发生微弱电解作用而产生羟基负离子。羟基负离子与带正电荷的细菌霉菌发生中和反应，抑制和杀灭霉菌；其微电场产生的电极也对霉菌有电解作用；其中的无机抗菌材料一般是纳米ZnO，锌离子对细菌、霉菌、微生物有很强的杀灭作用，并具有长效性。试验证明，当负离子抗菌添加剂的用量达到1%左右时，对大肠杆菌、葡萄球菌等细菌的杀灭 率为99. 5%，对黑曲霉、黄曲霉、出芽短梗霉、绿色木霉、腊叶芽枝霉、宛氏拟青霉、球毛壳霉、桔青霉等的防霉菌等级达到O级(最高等级)。同时负离子还对空气中的有毒有害气体有清洁祛除作用，从而改善隧道内的空气质量。本发明经过检测，性能如下表水性膨胀型隧道防火防腐涂料的性能
权利要求
1.ー种水性膨胀型隧道防火防霉涂料，以硅丙乳液为成膜物，以改性聚磷酸铵、三聚氰胺、双季戊四醇、偶氮ニ甲酰胺为阻燃剂，以钛白粉、硼酸锌、可膨胀石墨为填料，以纳米SiO2为改性材料，以负离子抗菌添加剂为防霉杀菌剂，在助剂的配合下经过常规制备エ艺制备而成，其配方中的成分构成如下硅丙乳液250-350聚憐酸铵200-300 水80-100三聚氰胺50-100双季戊四醇50-100纳米3丨02浆50-80钛白粉30-50硼酸锌30-50可膨胀石墨30-50乙ニ醇10-20醇酯-1210-20负离子抗菌添加剂10 -15偶氮ニ甲酰胺10-20氟硅疏水剂8-10 分散剂50405-8消泡剂NXZ2-4 增稠剂RM-8W2-4 润湿剂X-4051-2多功能助剂AMP-951-2 以上各组分计量単位以质量分数计。
2.如权利要求I所述水性膨胀型隧道防火防霉涂料的制备方法其特征在于首先将水加入分散罐内，搅拌下加入润湿剂X-405、多功能助剂AMP-95、分散剂5040、偶氮ニ甲酰胺、再加入预先制备的纳米SiO2水浆、负离子抗菌添加剤、醇酯-12以及钛白粉、硼酸锌、可膨胀石墨、こニ醇、聚磷酸铵、三聚氰胺和双季戊四醇，高速分散30min，再经过砂磨机研磨细度至40um以下成为浆料；其次是将研磨完成的浆料加入调漆罐内，中低速搅拌下加入硅 丙乳液、氟硅疏水剂、消泡剂NXZ、增稠剂RM-8W、搅拌20-30min，经过滤后呈稠浆状体装桶备用。
全文摘要
本发明公开了一种水性膨胀型隧道防火防霉涂料，以硅丙乳液为成膜物，以改性聚磷酸铵、三聚氰胺、双季戊四醇、偶氮二甲酰胺为阻燃剂，以钛白粉、硼酸锌、可膨胀石墨为填料，以纳米SiO2为改性材料，以负离子抗菌添加剂为防霉杀菌剂，在助剂的配合下经过常规制备工艺制备而成.本发明具有防火时限长、粘附性能好、防水抗渗、防霉抗菌、环保无毒、装饰效果好、涂层薄且施工方便，适用于各种隧道墙壁的防霉防火保护涂层。
文档编号C09D7/12GK102634256SQ201210113969
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者刘成楼, 唐国军 申请人:北京国泰瑞华精藻硅特种材料有限公司