本发明属于建筑涂料技术领域，具体涉及一种水性透明木质材料防火涂料及其制备方法
背景技术：
2015年9月，工信部、住房城建部联合印发《关于促进绿色建材生产和应用行动方案》中指出：“发展木结构建筑。促进城镇木结构建筑应用，推动木结构建筑在政府投资的学校、幼托、敬老院、园林景观等低层新建公共建筑，以及城镇平改坡中使用”。结构构件防火性能差，在一定程度上限制了木结构建筑的推广和使用。国内外的木材阻燃虽然出现较早，但是不能用在表面涂饰就能防火，而饰面型防火涂料出现也较早，但是不透明覆盖了木材纹理，一般的建筑、建筑装潢及高档家具上应用都受到了极大的限制。
全国各地的古城、古寨、古寺庙宇、古村落和古民居等的古建筑作为中华建筑文化悠久流传的艺术魁宝，是不可再得的历史文化宝藏。但由于其结构特性防火形势十分严峻，全国各地这些国家宝藏常有火灾发生，一旦失火永不复存。但是市场上缺失透明防火漆产品，因此需采用喷淋、消防水栓。热感报警等“现代”防火技术和措施，对文保对象开膛破肚，古风难存，与古建筑“修旧如旧”的理念更是相差甚远。因此透明性木材防火涂料是国内外研究学者的研究热点，但是目前大部分研究都进入了“一种阻燃效果好，涂层透明性差、易开裂；装饰性佳阻燃性差的死循环”，如何研制出一种防火性能优异、涂层透明、耐候性佳的木材防火涂料成为国内外研究学者亟需解决的难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种水性透明木质材料防火涂料。
本发明的另一目的在于提供上述水性透明木质材料防火涂料的制备方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种水性透明木质材料防火涂料，其由如下重量分的原料组分制成：氨基树脂45～55重量份、聚硅氧烷乳液5～10重量份、聚磷酸铵25～30重量份、季戊四醇10～15重量份、增稠剂XS-167 0.3～0.5重量份、光稳剂UV1130 0.3～0.5重量份、紫外线吸收剂UV292 0.3～0.5重量份、分散剂SP-762 0.3～0.5重量份、成膜助剂PPH 0.3～0.5重量份、流平剂XS-12 0.3～0.5重量份、消泡剂A203E 0.3～0.5重量份和去离子水适量。
在本发明的一个优选实施方案中，其由如下重量分的原料组分制成：氨基树脂50重量份、聚硅氧烷乳液7重量份、聚磷酸铵25重量份、季戊四醇15重量份、增稠剂0.3～0.5重量份、光稳剂UV1130 0.3～0.5重量份、紫外线吸收剂UV292 0.3～0.5重量份、分散剂SP-762 0.3～0.5重量份、成膜助剂PPH 0.3～0.5重量份、流平剂XS-12 0.3～0.5重量份、消泡剂A203E 0.3～0.5重量份和去离子水适量。
在本发明的一个优选实施方案中，其由如下重量百分比的原料组分制成：氨基树脂45～55％、聚硅氧烷乳液5～10％、聚磷酸铵25～30％、季戊四醇10～15％、增稠剂XS-1670.3～0.5％、光稳剂UV1130 0.3～0.5％、紫外线吸收剂UV292 0.3～0.5％、分散剂SP-762 0.3～0.5％、成膜助剂PPH 0.3～0.5％、流平剂XS-12 0.3～0.5％和消泡剂A203E 0.3～0.5％，余量为去离子水。
进一步优选的，其由如下重量百分比的原料组分制成：氨基树脂50％、聚硅氧烷乳液7％、聚磷酸铵25％、季戊四醇15％、增稠剂XS-167 0.3～0.5％、光稳剂UV1130 0.3～0.5％、紫外线吸收剂UV292 0.3～0.5％、分散剂SP-762 0.3～0.5％、成膜助剂PPH 0.3～0.5％、流平剂XS-12 0.3～0.5％和消泡剂A203E 0.3～0.5％，余量为去离子水。
进一步优选的，所述氨基树脂中的有效成分的含量为50％。
进一步优选的，所述聚磷酸铵的纯度≥99.0％。
进一步优选的，所述季戊四醇的纯度≥95.0％。
一种上述水性透明木质材料防火涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取各原料组分；
(2)将去离子水、部分消泡剂A203E、分散剂SP-762、聚磷酸铵和季戊四醇依次加入搅拌装置中，1500～2000r/min搅拌20～30min后，再置于三辊研磨机研磨2～3h；
(3)将步骤(2)制得的物料放入分散机中在1500～2000r/min的速度下进行分散，同时加入聚硅氧烷乳液以混合均匀；
(4)将分散机的速度降至500～800r/min，继续加入成膜助剂PPH、氨基树脂、剩余的消泡剂A203E、增稠剂XS-167、流平剂XS-12、光稳剂UV1130和紫外线吸收剂UV292，混合均匀后，即得所述木制建筑透明防火涂料。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用聚硅氧烷乳液与聚磷酸铵及季戊四醇相复配，聚硅氧烷乳液的独特的多硅氧烷支链和多官能团结构使其与氨基树脂具有良好的相容性，同时其多官能团的接触角使聚磷酸铵和季戊四醇具有更优异的分散性，使得本发明的的木制建筑透明防火涂料防火性能好，涂层透明，可以保持材料原貌，且不易开裂，耐候性佳。
2、本发明的防火涂料的主体成分为干粉型，在需要使用时才加水进行配制，有效延长了涂料的保存期限。
附图说明
图1为本发明的实施例1的水性透明木质材料防火涂料的小样板燃烧性能测试示意图。
图2为本发明的实施例1的水性透明木质材料防火涂料的大板法试样制备及测试方法中的大板燃烧室的照片。
图3为本发明的实施例1的水性透明木质材料防火涂料的理化性能测试结果图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例中，氨基树脂中的有效成分的含量为50％，聚磷酸铵的纯度≥99.0％，季戊四醇的纯度≥95.0％。
实施例1
(1)按如下重量百分比称取各原料组分：氨基树脂MFR-5398-99 50％、聚硅氧烷乳液7％、聚磷酸铵25％、季戊四醇15％、增稠剂XS-167 0.3％、光稳剂UV1130 0.5％、紫外线吸收剂UV292 0.4％、分散剂SP-762 0.4％、成膜助剂PPH 0.5％、流平剂XS-12 0.3％和消泡剂A203E 0.4％，余量为去离子水；
(2)将去离子水、部分消泡剂A203E、分散剂SP-762、聚磷酸铵和季戊四醇依次加入搅拌装置中，1500～2000r/min搅拌20～30min后，再置于三辊研磨机研磨2～3h；
(3)将步骤(2)制得的物料放入分散机中在1500～2000r/min的速度下进行分散，同时加入聚硅氧烷乳液以混合均匀；
(4)将分散机的速度降至500～800r/min，继续加入成膜助剂PPH、氨基树脂、剩余的消泡剂A203E、增稠剂XS-167、流平剂XS-12、光稳剂UV1130和紫外线吸收剂UV292，混合均匀后，即得所述水性透明木质材料防火涂料。
将本实施例所得的水性透明木质材料防火涂料进行试样制备及性能测试，具体如下：
(1)小样板燃烧性能测试
试验基材选用普通实木材，其尺寸为200mm×150mm×(10±0.2)mm。涂刷样板前用300目的细沙对样板充分打磨，保证样板表面平整光滑。用本实施例的水性透明木质材料防火涂料对样板分三次进行涂刷，湿涂量为500g/m2。试板在涂覆防火涂料后应在温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)％的条件下状态调节至质量恒定(相隔24h前后两次称量的质量变化不大于0.5％)。将状态调节好的试样放在图1所示的装置中进行实验
试验结果如图1所示，样板在受热以后迅速膨胀发泡，形成蜂窝状致密炭层，炭层膨胀比在150-200倍之间，有效的阻隔火焰和热量的传播，保护基材不被损害。
(2)小室燃烧法试样制备及测试方法
试验基材选用一级五层胶合板制成。其尺寸为300mm×150mm×(5±0.2)mm；试板表面应平整光滑，无节疤拼缝或其他缺陷。试样的水性透明木质材料防火涂料的湿涂覆比值为250g/m2。试板在涂覆防火涂料后应在温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)％的条件下状态调节至质量恒定(相隔24h前后两次称量的质量变化不大于0.5％)。将状态调节好的试样放在小试燃烧器中进行实验，测试方法按GB 12441-2005《饰面型防火涂料》附录C的规定进行测试。
(3)隧道法试样制备及测试方法
试验基材为一级五层胶合板，厚度为5±0.2mm。试板长为600mm、宽90mm。试板表面应平整光滑、无节疤和明显缺陷。试件的水性透明木质材料防火涂料的湿涂覆比值为500g/m2，涂覆误差为规定值的±0.2％。试板在涂覆防火涂料后应在温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)％的条件下状态调节至质量恒定(相隔24h前后两次称量的质量变化不大于0.5％)。将状态调节好的试样放在轨道燃烧器中进行实验，测试方法按GB12441-2005《饰面型防火涂料》附录B的规定进行测试。
(3)大板法试样制备及测试方法
试验基材为一级五层胶合板，厚度为5±0.2mm。尺寸为200mm×200mm，湿涂覆比值为500g/m2。试板在涂覆本实施例的水性透明木质材料防火涂料后应在温度(23±2)℃，相对湿度(50±5)％的条件下状态调节至质量恒定(相隔24h前后两次称量的质量变化不大于0.5％)。将状态调节好的试样放在图2所示的大板燃烧室上进行实验，测试方法按GB 12441-2005《饰面型防火涂料》附录A的规定进行测试。
(4)饰面型防火涂料理化性能测试方法
①在容器中的状态
打开储存涂料的容器，用搅拌器搅拌容器内的试样，观察涂料有无结块，是否均匀。
②细度
按照GB/T 1724-79《涂料细度测定法》的规定进行测试。
③干燥时间
按GB 1728-1989(甲法)规定的方法进行
④漆膜附着力
按照GB 1720《漆膜附着力测定法》的规定进行测试。
⑤漆膜柔韧性
按照GB/T 1731-93《漆膜柔韧性测定法》的规定进行测试。
⑥漆膜耐冲击
按照GB/T 1732-93《漆膜耐冲击性测定法》的规定进行测试。
⑦耐水性
按GB 1733-1993(甲法)规定的方法进行
⑧耐湿热性
按GB 1740规定的方法进行。
饰面型防火涂料按GB/T12441-2005检测标准进行，在四川消防研究所进行，检测结果如下图3所示
实施例2
(1)按如下重量百分比称取各原料组分：氨基树脂MFR-5398-99 45％、聚硅氧烷乳液10％、聚磷酸铵25％、季戊四醇15％、增稠剂XS-167 0.5％、光稳剂UV1130 0.3％、紫外线吸收剂UV292 0.5％、分散剂SP-762 0.4％、成膜助剂PPH 0.3％、流平剂XS-12 0.5％和消泡剂A203E 0.3％，余量为去离子水；
(2)将去离子水、部分消泡剂A203E、分散剂SP-762、聚磷酸铵和季戊四醇依次加入搅拌装置中，1500～2000r/min搅拌20～30min后，再置于三辊研磨机研磨2～3h；
(3)将步骤(2)制得的物料放入分散机中在1500～2000r/min的速度下进行分散，同时加入聚硅氧烷乳液以混合均匀；
(4)将分散机的速度降至500～800r/min，继续加入成膜助剂PPH、氨基树脂、剩余的消泡剂A203E、增稠剂XS-167、流平剂XS-12、光稳剂UV1130和紫外线吸收剂UV292，混合均匀后，即得所述水性透明木质材料防火涂料。
实施例3
(1)按如下重量百分比称取各原料组分：氨基树脂MFR-5398-99 55％、聚硅氧烷乳液5％、聚磷酸铵30％、季戊四醇10％、增稠剂XS-167 0.4％、光稳剂UV1130 0.4％、紫外线吸收剂UV292 0.3％、分散剂SP-762 0.5％、成膜助剂PPH 0.4％、流平剂0.4％和消泡剂A203E 0.5％，余量为去离子水；
(2)将去离子水、部分消泡剂A203E、分散剂SP-762、聚磷酸铵和季戊四醇依次加入搅拌装置中，1500～2000r/min搅拌20～30min后，再置于三辊研磨机研磨2～3h；
(3)将步骤(2)制得的物料放入分散机中在1500～2000r/min的速度下进行分散，同时加入聚硅氧烷乳液以混合均匀；
(4)将分散机的速度降至500～800r/min，继续加入成膜助剂PPH、氨基树脂、剩余的消泡剂A203E、增稠剂XS-167、流平剂XS-12、光稳剂UV1130和紫外线吸收剂UV292，混合均匀后，即得所述木制建筑透明防火涂料。
本领域普通技术人员可知，本发明的技术方案在下述范围内变化时，仍然能够得到与上述实施例相同或相近的技术效果，仍然属于本发明的保护范围：
一种水性透明木质材料防火涂料，其由如下重量分的原料组分制成：氨基树脂45～55重量份、聚硅氧烷乳液5～10重量份、聚磷酸铵25～30重量份、季戊四醇10～15重量份、增稠剂XS-167 0.3～0.5重量份、光稳剂UV1130 0.3～0.5重量份、紫外线吸收剂UV292 0.3～0.5重量份、分散剂SP-762 0.3～0.5重量份、成膜助剂PPH 0.3～0.5重量份、流平剂XS-12 0.3～0.5重量份、消泡剂A203E 0.3～0.5重量份和去离子水适量。
优选的，其由如下重量分的原料组分制成：氨基树脂50重量份、聚硅氧烷乳液7重量份、聚磷酸铵25重量份、季戊四醇15重量份、增稠剂XS-167 0.3～0.5重量份、光稳剂UV1130 0.3～0.5重量份、紫外线吸收剂UV292 0.3～0.5重量份、分散剂SP-762 0.3～0.5重量份、成膜助剂PPH 0.3～0.5重量份、流平剂XS-12 0.3～0.5重量份、消泡剂A203E 0.3～0.5重量份和去离子水适量。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。