本发明涉及防火涂料技术领域，尤其涉及一种耐高温防火涂料及其制备方法。
背景技术：
随着我国国民经济的飞速发展，建筑行业作为国民经济的支柱产业自然突飞猛进，高层建筑物的建设日益增多。现代高层建筑物用骨架支撑料多采用钢材，钢结构体系具有强度高、自重轻、性能稳定、韧性好、安装容易、施工周期短、抗震性能好、环境污染少，适应于批量生产等综合优势。但是钢材常温热导率高达58.2w/(m.k)，升温或遇火时热导率会更高，因而传热速度更快。如钢材在20℃时强度450mpa，而到614℃时强度就只有70mpa，几乎失去承载能力，所以在火灾时15min左右，钢材就会如面条一样软弱下来，而且，火灾以后钢结构难以修复。钢材自身虽不燃烧，但是钢材的机械强度随温度的升高而降低，如抗压强度、弹性模量、屈服点、载荷能力等等都迅速下降，起不到支撑作用，导致建筑物倒塌，因此，耐火性能差，是其致命的缺点。要使钢结构材料在实际应用中克服耐火方面的不足，防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，必须进行防火处理。建筑防火涂料主要用于涂覆于建筑物表面，在遇火时涂膜本身难燃或不燃，对基底具有较好的保护作用，为灭火和人员撤离赢得了宝贵的时间，因此对它的研究和应用越来越成为建筑领域的热点。
现有技术中，防火阻燃涂料多采用难燃的有机聚合物为基料，添加阻燃剂制成。阻燃剂的添加势必会恶化防火涂料的力学性能和加工性能。且具有代表性的卤系阻燃剂存在环保问题；磷系阻燃剂存在腐蚀基材的问题；而无机阻燃剂则存在附着性差，涂膜较脆等缺陷。中国专利申请号201710896807.1公开了一种耐高温防火涂料及其制备方法；该专利包括如下重量份数的组分：复合基料树脂45-60；阻燃性氨基树脂10-15；氯醚树脂10-15；可膨胀石墨4-10；钛白粉6-9；丙酮15-20；膨胀蛭石10-15；粉煤灰8-10；聚磷酸铵16-20；其中无机物添加量高达17.7％～31.4；阻燃剂的添加量高达9.4％～15.6％，无机物用量大，所得涂料分散均匀性差，性能稳定性差，附着性差；阻燃剂添加量大恶化了涂料的力学性能和加工性能。基于上述陈述，本发明提出了一种耐高温防火涂料及其制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中防火涂料存在腐蚀基材、环境污染、附着力差、涂膜脆、力学性能和加工性能差的问题，而提出的一种耐高温防火涂料及其制备方法。
一种耐高温防火涂料，包括以下重量份的原料：复合基料树脂60～80份、阻燃性氨基树脂18～25份、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂10～15份、钛白粉5～10份、膨胀蛭石5～10份、三聚磷酸钠4～12份、阻燃协效剂2～3份、十八烯酸丁酯3～8份、助剂2～5份；
所述阻燃性氨基树脂由以下方法制得：
s1、将尿素3～8重量份溶于35～45重量份的去离子水中，超声使其充分溶解后加入季戊四醇8～15重量份，在室温下搅拌均匀形成溶液i；
s2、将30～40份的三聚氰胺加入到溶液i中，升温至90～110℃后，边搅拌边加入10～16重量份的氢氧化镁，搅拌均匀后，降温至70～85℃，静置1～2h后过滤干燥即得阻燃性氨基树脂；
所述阻燃协效剂由以下方法制得：
s1、将2～4重量份的氯化铵加入到20～30重量份的去离子水中，升温至70～90℃后，搅拌至溶解，保温加入5～12重量份的硫酸镁纤维，继续搅拌混合10～20min，得混合物ii；
s2、将10～18重量份的水玻璃与3～8重量份的三乙醇胺共同加入到反应釜中，升温至105～125℃，搅拌混合10～20min后，加入2～5重量份的二氧化硅，继续搅拌混合20～40min中，得混合物iii；
s3、将混合物ii与混合物iii搅拌混合后，加入1～2重量份的2-乙基-4-甲基咪唑，于120～140℃下固化2～3h得阻燃协效剂。
优选的，所述耐高温防火涂料，包括以下重量份的原料：复合基料树脂65～75份、阻燃性氨基树脂20～24份、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂12～14份、钛白粉6～8份、膨胀蛭石6～8份、三聚磷酸钠4.4～11.2份、阻燃协效剂2.2～2.8份、十八烯酸丁酯4～7份、助剂3～4份。
优选的，所述复合基料树脂由质量比为4:2:1的水性丙烯酸树脂、双酚a型环氧树脂和有机硅树脂复配而成。
优选的，所述三聚磷酸钠和阻燃协效剂的质量比为2～4:1。
优选的，所述助剂包括流平剂、偶联剂、抗氧剂、着色剂和紫外线吸收剂中的一种或任意几种组合。
优选的，所述耐高温防火涂料，包括以下重量份的原料：复合基料树脂70份、阻燃性氨基树脂22份、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂13份、钛白粉7份、膨胀蛭石7份、三聚磷酸钠7.5份、阻燃协效剂2.5份、十八烯酸丁酯5份、助剂3.5份。
本发明还提出了一种耐高温防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将所述比重的重量份称取复合基料树脂、阻燃性氨基树脂、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂、钛白粉、膨胀蛭石、三聚磷酸钠、阻燃协效剂、十八烯酸丁酯、助剂；
s2、将三聚磷酸钠和阻燃协效剂共同加入到十八烯酸丁酯中，充分研磨20～40min后，于70～90℃下处理5～10min得阻燃复配剂a；
s3、将复合基料树脂、阻燃性氨基树脂和聚醋酸乙烯乳液胶粘剂共同加入到混合机中，以1000～2000r/min的转速，于110～130℃下，搅拌混合5～10min，然后边搅拌边加入钛白粉和膨胀蛭石，混合均匀得混合料b；
s4、将阻燃复配剂a加入到混合料b中，以1000～2000r/min的转速，于110～130℃下，搅拌混合5～10min，然后边搅拌边加入助剂，搅拌至分散均匀即得防火涂料。
本发明提出的一种耐高温防火涂料，具有以下有益效果：
1、本发明在十八烯酸丁酯的作用下将三聚磷酸钠和阻燃协效剂进行研磨、分散制成阻燃复配剂a；将复合基料树脂、阻燃性氨基树脂和聚醋酸乙烯乳液胶粘剂加热混合后，加钛白粉和膨胀蛭石继续搅拌混合得混合料b；然后将阻燃复配剂a加入到混合料b中混合后，加助剂进行最终分散混合制成防火涂料；本发明制备的防火涂料防火阻燃性能显著，防火时间长，当涂膜厚度在13±1mm时耐火时间超过2小时，超过国家标准20mm耐火2小时的要求；其涂膜性能稳定，弹性好，防水、耐油、耐候、耐腐蚀、耐摩擦等性能优异，附着力强，可广泛适用于各类基材的防火保护。
2、本发明使用的阻燃性氨基树脂采用尿素溶液与季戊四醇混合后与三聚氰胺反应，最后与氢氧化镁反应制得，所得阻燃性氨基树脂分子间嵌合有阻燃分子氢氧化镁，使得阻燃效率大大提高。
3、本发明使用的阻燃协效剂易受热分解，分解出基团易造成高温连锁反应的中断，降低温度，从而终止燃烧；采用三聚磷酸钠和阻燃协效剂进行协效复配，能够较好的与防火涂料中的原料进行分子结合，促进分子间链段的规整堆砌，进而提高防火涂料的密度和强度，且依靠三聚磷酸钠加热成酸与阻燃协效剂反应，使得防火涂料表面硅层增加，阻止燃烧进行，因此可以有效的防火。研究实验证明，向防火涂料中复配添加两者时，可以显著提高防火涂料的防火、阻燃性能，且不会影响防火涂料的力学性能和加工性能。
4、本发明配方科学、配比严谨，所用原料安全环保，遇火时不会产生有毒有害气体和烟雾，所得防火涂料解决了现有技术中防火涂料存在腐蚀基材、环境污染、附着力差、涂膜脆、力学性能和加工性能差的问题，其制备方法简单，制备条件温和，易于工业化生产，施工方便，可得广泛应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种耐高温防火涂料，包括以下重量份的原料：复合基料树脂60份、阻燃性氨基树脂18份、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂10份、钛白粉5份、膨胀蛭石5份、三聚磷酸钠4份、阻燃协效剂2份、十八烯酸丁酯3份、助剂2份；
所述阻燃性氨基树脂由以下方法制得：
s1、将尿素3重量份溶于35重量份的去离子水中，超声使其充分溶解后加入季戊四醇8重量份，在室温下搅拌均匀形成溶液i；
s2、将30份的三聚氰胺加入到溶液i中，升温至90℃后，边搅拌边加入10重量份的氢氧化镁，搅拌均匀后，降温至70℃，静置1h后过滤干燥即得阻燃性氨基树脂；
所述阻燃协效剂由以下方法制得：
s1、将2重量份的氯化铵加入到20重量份的去离子水中，升温至70℃后，搅拌至溶解，保温加入5重量份的硫酸镁纤维，继续搅拌混合10min，得混合物ii；
s2、将10重量份的水玻璃与3重量份的三乙醇胺共同加入到反应釜中，升温至105℃，搅拌混合10min后，加入2重量份的二氧化硅，继续搅拌混合20min中，得混合物iii；
s3、将混合物ii与混合物iii搅拌混合后，加入1重量份的2-乙基-4-甲基咪唑，于120℃下固化2h得阻燃协效剂；
所述复合基料树脂由质量比为4:2:1的水性丙烯酸树脂、双酚a型环氧树脂和有机硅树脂复配而成；
所述助剂为质量比为1:1:1的流平剂、偶联剂和抗氧剂的组合。
一种耐高温防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将所述比重的重量份称取复合基料树脂、阻燃性氨基树脂、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂、钛白粉、膨胀蛭石、三聚磷酸钠、阻燃协效剂、十八烯酸丁酯、助剂；
s2、将三聚磷酸钠和阻燃协效剂共同加入到十八烯酸丁酯中，充分研磨20min后，于70℃下处理5min得阻燃复配剂a；
s3、将复合基料树脂、阻燃性氨基树脂和聚醋酸乙烯乳液胶粘剂共同加入到混合机中，以1000r/min的转速，于110℃下，搅拌混合5min，然后边搅拌边加入钛白粉和膨胀蛭石，混合均匀得混合料b；
s4、将阻燃复配剂a加入到混合料b中，以1000r/min的转速，于110℃下，搅拌混合5min，然后边搅拌边加入助剂，搅拌至分散均匀即得防火涂料。
实施例二
本发明提出的一种耐高温防火涂料，包括以下重量份的原料：复合基料树脂70份、阻燃性氨基树脂22份、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂13份、钛白粉7份、膨胀蛭石7份、三聚磷酸钠7.5份、阻燃协效剂2.5份、十八烯酸丁酯5份、助剂3.5份；
所述阻燃性氨基树脂由以下方法制得：
s1、将尿素5重量份溶于40重量份的去离子水中，超声使其充分溶解后加入季戊四醇12重量份，在室温下搅拌均匀形成溶液i；
s2、将35份的三聚氰胺加入到溶液i中，升温至100℃后，边搅拌边加入13重量份的氢氧化镁，搅拌均匀后，降温至78℃，静置1.5h后过滤干燥即得阻燃性氨基树脂；
所述阻燃协效剂由以下方法制得：
s1、将3重量份的氯化铵加入到25重量份的去离子水中，升温至80℃后，搅拌至溶解，保温加入8重量份的硫酸镁纤维，继续搅拌混合15min，得混合物ii；
s2、将14重量份的水玻璃与5重量份的三乙醇胺共同加入到反应釜中，升温至115℃，搅拌混合15min后，加入3.5重量份的二氧化硅，继续搅拌混合30min中，得混合物iii；
s3、将混合物ii与混合物iii搅拌混合后，加入1.5重量份的2-乙基-4-甲基咪唑，于130℃下固化2.5h得阻燃协效剂；
所述复合基料树脂由质量比为4:2:1的水性丙烯酸树脂、双酚a型环氧树脂和有机硅树脂复配而成；
所述助剂为质量比为1:1:1:1:1的流平剂、偶联剂、抗氧剂、着色剂和紫外线吸收剂的组合。
一种耐高温防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将所述比重的重量份称取复合基料树脂、阻燃性氨基树脂、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂、钛白粉、膨胀蛭石、三聚磷酸钠、阻燃协效剂、十八烯酸丁酯、助剂；
s2、将三聚磷酸钠和阻燃协效剂共同加入到十八烯酸丁酯中，充分研磨30min后，于80℃下处理8min得阻燃复配剂a；
s3、将复合基料树脂、阻燃性氨基树脂和聚醋酸乙烯乳液胶粘剂共同加入到混合机中，以1500r/min的转速，于120℃下，搅拌混合8min，然后边搅拌边加入钛白粉和膨胀蛭石，混合均匀得混合料b；
s4、将阻燃复配剂a加入到混合料b中，以1500r/min的转速，于120℃下，搅拌混合8min，然后边搅拌边加入助剂，搅拌至分散均匀即得防火涂料。
实施例三
本发明提出的一种耐高温防火涂料，包括以下重量份的原料：复合基料树脂80份、阻燃性氨基树脂25份、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂15份、钛白粉10份、膨胀蛭石10份、三聚磷酸钠12份、阻燃协效剂3份、十八烯酸丁酯8份、助剂5份；
所述阻燃性氨基树脂由以下方法制得：
s1、将尿素8重量份溶于45重量份的去离子水中，超声使其充分溶解后加入季戊四醇15重量份，在室温下搅拌均匀形成溶液i；
s2、将40份的三聚氰胺加入到溶液i中，升温至110℃后，边搅拌边加入16重量份的氢氧化镁，搅拌均匀后，降温至85℃，静置2h后过滤干燥即得阻燃性氨基树脂；
所述阻燃协效剂由以下方法制得：
s1、将4重量份的氯化铵加入到30重量份的去离子水中，升温至90℃后，搅拌至溶解，保温加入12重量份的硫酸镁纤维，继续搅拌混合20min，得混合物ii；
s2、将18重量份的水玻璃与8重量份的三乙醇胺共同加入到反应釜中，升温至125℃，搅拌混合20min后，加入5重量份的二氧化硅，继续搅拌混合40min中，得混合物iii；
s3、将混合物ii与混合物iii搅拌混合后，加入2重量份的2-乙基-4-甲基咪唑，于140℃下固化3h得阻燃协效剂；
所述复合基料树脂由质量比为4:2:1的水性丙烯酸树脂、双酚a型环氧树脂和有机硅树脂复配而成；
所述助剂为质量比为1:1:1的流平剂、偶联剂和紫外线吸收剂的组合。
一种耐高温防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将所述比重的重量份称取复合基料树脂、阻燃性氨基树脂、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂、钛白粉、膨胀蛭石、三聚磷酸钠、阻燃协效剂、十八烯酸丁酯、助剂；
s2、将三聚磷酸钠和阻燃协效剂共同加入到十八烯酸丁酯中，充分研磨40min后，于90℃下处理10min得阻燃复配剂a；
s3、将复合基料树脂、阻燃性氨基树脂和聚醋酸乙烯乳液胶粘剂共同加入到混合机中，以2000r/min的转速，于130℃下，搅拌混合10min，然后边搅拌边加入钛白粉和膨胀蛭石，混合均匀得混合料b；
s4、将阻燃复配剂a加入到混合料b中，以2000r/min的转速，于130℃下，搅拌混合10min，然后边搅拌边加入助剂，搅拌至分散均匀即得防火涂料。
对比例一：将实施例一中的阻燃性氨基树脂替换为三聚氰胺甲醛树脂，其余部分同实施例一。
对比例二
本发明提出的一种耐高温防火涂料，包括以下重量份的原料：复合基料树脂60份、阻燃性氨基树脂18份、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂10份、钛白粉5份、膨胀蛭石5份、三聚磷酸钠4份、阻燃协效剂2份、十八烯酸丁酯3份、助剂2份；
所述阻燃性氨基树脂由以下方法制得：
s1、将尿素3重量份溶于35重量份的去离子水中，超声使其充分溶解后加入季戊四醇8重量份，在室温下搅拌均匀形成溶液i；
s2、将30份的三聚氰胺加入到溶液i中，升温至90℃后，边搅拌边加入10重量份的氢氧化镁，搅拌均匀后，降温至70℃，静置1h后过滤干燥即得阻燃性氨基树脂；
所述阻燃协效剂由以下方法制得：
s1、将2重量份的氯化铵加入到20重量份的去离子水中，升温至70℃后，搅拌至溶解，保温加入5重量份的硫酸镁纤维，继续搅拌混合10min，得混合物ii；
s2、将10重量份的水玻璃与3重量份的三乙醇胺共同加入到反应釜中，升温至105℃，搅拌混合10min后，加入2重量份的二氧化硅，继续搅拌混合20min中，得混合物iii；
s3、将混合物ii与混合物iii搅拌混合后，加入1重量份的2-乙基-4-甲基咪唑，于120℃下固化2h得阻燃协效剂；
所述复合基料树脂由质量比为4:2:1的水性丙烯酸树脂、双酚a型环氧树脂和有机硅树脂复配而成；
所述助剂为质量比为1:1:1的流平剂、偶联剂和抗氧剂的组合。
一种耐高温防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将所述比重的重量份称取复合基料树脂、阻燃性氨基树脂、聚醋酸乙烯乳液胶粘剂、钛白粉、膨胀蛭石、三聚磷酸钠、阻燃协效剂、十八烯酸丁酯、助剂；
s2、将复合基料树脂、阻燃性氨基树脂和聚醋酸乙烯乳液胶粘剂共同加入到混合机中，以1000r/min的转速，于110℃下，搅拌混合5min，然后边搅拌边加入钛白粉和膨胀蛭石，混合均匀得混合料a；
s3、将三聚磷酸钠、阻燃协效剂和十八烯酸丁酯加入到混合料a中，以1000r/min的转速，于110℃下，搅拌混合5min，然后边搅拌边加入助剂，搅拌至分散均匀即得防火涂料。
分别测试实施例一～三以及对比例一、二中制备的防火涂料的性能，得出如下结果：
表1：
由表1可知：本发明实施例一～三中制备的防火涂料的附着力、力学性能和防火性能远远优于对比例一、二中制备的防火涂料，综合性能优异。
按上述实施例一所述步骤，在原料总重量份不变及其他各原料用量不变的情况下，分别制备单独添加三聚磷酸钠的防火涂料；单独添加阻燃协效剂的防火涂料；以及共同添加三聚磷酸钠和阻燃协效剂的防火涂料；然后分别测试上述防火涂料的耐火性能，得出如下结果：
表2：
由表2可知：单独添加三聚磷酸钠时制备的防火涂料，其涂膜厚度为22.7mm时，耐火时间仅为108min；单独添加阻燃协效剂制备的的防火涂料，其涂膜厚度为25.6mm时，耐火时间仅为114min，防火性差，不符合国家标准要求；
复配添加三聚磷酸钠和阻燃协效剂，且三聚磷酸钠和阻燃协效剂的质量比小于4:3或大于6:1时，制备得到的防火涂料，其防火性与单独添加三聚磷酸钠或阻燃协效剂制备的防火涂料性能相近，防火性差，不符合国家标准要求；
复配添加三聚磷酸钠和阻燃协效剂，且三聚磷酸钠和阻燃协效剂的质量比为4～18:3时，其防火性得到了一定的提高，尤其在三聚磷酸钠和阻燃协效剂的质量比为2～4:1时，其防火性得到了显著的的提高，优选的，当三聚磷酸钠和阻燃协效剂的质量比为3:1时，制备的防火涂料涂膜厚度为13.1mm时，耐火时间高达143min，远超国家标准，防火性能优异，综合性能最佳。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。