一种水性防火涂料及其制备方法和设备与流程

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性防火涂料及其制备方法和设备。

背景技术：

防火涂料就是通过将涂料刷在那些易燃材料的表面，能提高材料的耐火能力，减缓火焰蔓延传播速度，或在一定时间内能阻止燃烧，这一类涂料称为防火涂料，或叫做阻燃涂料。

防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限的一种特种涂料。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。

凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。依据涂料中粘合剂类别,水性涂料被分为两大类:天然物质或矿物质(如硅酸钾)的天然水性涂料和人工合成树脂(如丙烯酸树脂)的石油化工水性涂料。

水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料(乳胶涂料)3种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。

同时涂料生产中，需要用到分散机，如申请号为201520645944.4的中国实用新型公开了一种分散盘，括盘体，盘体的外圆周上均匀分布有若干个刨槽，刨槽的底面为圆弧面，盘体中心设有固定孔。盘体上设置刨槽提高了物料之间的碰撞力，使粒子能够达到一定的细度。提高了研磨效力，增加了对物料的剪切范围，加工效率高，剪切效果好，并且搅拌过程无飞溅，盘体上分散设有数个导流孔，有利于浆料的上下对流翻滚，有利于物料的悬浮，储存时不易沉降。但是此分散机在分散的过程中，剪切效果不够好以及物料上下翻滚效率差而导致分散效果不够好，对流翻滚中也不够均匀。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种具有防霉性好、安全无毒、干燥快、后续保护容易的水性防火涂料及其制备方法和分散效果好、翻滚均匀的用于生产水性防火涂料的设备。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，提出一种水性防火涂料，其包括如下重量份组分：丙烯酸水性乳液65-75份、有机溶剂8-15份、蜡乳液3-7份、助剂8-12份、氧化石墨烯0.5-1份、填料8-13份、有机硅树脂2-4份、分散剂3-5份、水120-200份，钛白粉16-25份。

作为优选，所述有机溶剂为乙醇单丁醚、环己酮、异氟尔酮中的一种或多种。

进一步优选，所述溶剂由乙醇单丁醚和异氟尔酮混合而成，且乙醇单丁醚与异氟尔酮按照体积比为5-8:1-2混合。

作为优选，所述填料包括纳米蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡。蒙脱石具有一定的防腐作用，可以省去防腐助剂的使用，且对环境无毒无害，且蒙脱石的黏连作用对于涂料的成形固化都有一定的好处；玻璃粉化学性质稳定，具有耐酸碱性、化学惰性、低膨胀系数的超耐候粉体材料，是一种抗划高透明粉料，粒径小、分散性好、透明度高、防沉效果好，防火效果好且可以省去防滑痕剂的使用；硫酸钡化学性质稳定，能够很好地减少涂料的成本，能够调整涂料的光泽，减少消光剂的使用。蒙脱石与玻璃粉、硫酸钡同时加入，不但能保持各自的优良性能，而且蒙脱石能够与玻璃粉以及硫酸钡形成填料层网，三种物质紧密黏连，提高涂料的稳定性，玻璃粉能够防止硫酸钡与蒙脱石的沉淀，蒙脱石能够黏连玻璃粉与硫酸钡，且三者形成的填料网使得玻璃珠均匀稳定分布，防火性能均衡稳定。

进一步优选，所述蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡的重量混合比为2-5:2-3:1-2。此范围的比例，不但能显著减少各类助剂的使用，而且三者形成的填料网的紧密度达到最好，对于生产出来的涂料在使用后不易脱落。

进一步优选，所述蒙脱石为纳米级蒙脱石。纳米级蒙脱石的分散性、黏连性更加优异，对于蒙脱石、玻璃粉、硫酸钡形成的填料网更加紧密，对于生产出来的涂料性能更加优异。

进一步优选，所述玻璃粉为球形微粉。球形的玻璃粉的比表面积更大，具有更好的分散性，能够更好地防止硫酸钡的沉淀，而且能够更好地与蒙脱石黏连，提高生产的涂料的固化效果，另外球形玻璃粉没有集中应力效果，蒙脱石的良好黏连效果，两者同时作用下使得生产的涂料具有很好的防裂作用，减少后续防护措施。而且玻璃粉为球形微粉，其对阳光的反射，以及多个分布均匀稳定的球形微粉的玻璃粉，能够最大程度地对阳光进行多次的折射与反射，避免光老化，减少后续防护措施，延长使用寿命。

作为优选，所述助剂包括流平剂、水性消泡剂、消光剂以及分散剂。

作为优选，所述氧化石墨烯中加入2-4重量份水和占全部所述分散剂重量的20%-50%的分散剂进行超声波分散。分散后的氧化石墨烯溶液加强填料中的蒙脱石以及玻璃粉的效果来降低助剂的使用，使得填料分布更加均匀、稳定，涂料对于环境以及人类更加友好、安全。但是选用太大比例重量份的全部分散剂就会导致后续的分散剂不够，影响涂料质量，但是选用太少比例重量份的全部分散剂就会导致氧化石墨烯分散不够。

作为优选，所述水为去离子水。防止自来水或天然水中的物质对涂料产生不良影响。

本发明的另一目的在于提供一种水性防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

1）、向超声波分散机内加入水、氧化石墨烯和占全部分散剂重量的20%-50%的分散剂进行分散25-45min得到氧化石墨烯分散液；

2）、向研磨机中加入钛白粉、填料、丙烯酸水性乳液进行研磨1-2h得到研磨料，将研磨料、有机溶剂、蜡乳液、助剂、剩余的分散剂、有机硅树脂放入分散机内分散，同时缓慢加入步骤1）中的氧化石墨烯分散液，加入完毕后共同分散2-5h后过筛得到水性防火涂料。

本发明的另一个目的在于提供一种用于生产水性防火涂料的设备，包括分散机，所述分散机包括支架，所述支架上安装有升降机，在所述升降机向下安装分散盘，所述分散盘包括与所述升降机相连的转动轴和与所述转动轴相连接的分散盘部；所述分散盘部设有供所述转动轴穿过的第一通孔，所述分散盘部的上下两面均设有多个分散凸起，所述分散凸起包括中间部和与所述中间部两端相连的叉部，所述叉部包括与所述中间部相连并成夹角α的两个分叉，所述中间部和分叉的横截面积均由靠近所述分散盘部到远离所述分散盘部逐渐变小，所述分散凸起环绕所述第一通孔均匀分布，所述中间部的两侧均设有第二通孔，相邻的所述分散凸起之间设有位于所述叉部之间的第三通孔，所述分散盘部的边缘设有分散刀片。

上述技术方案中，分散凸起在上升下降时，一方面可以对浆料进行一定的剪切，加快浆料的分散，另一方面可以引导浆料穿过第二通孔和第三通孔，加快实现浆料的上下翻滚；分散凸起分成中间部和叉部，增加对浆料的分散效率，同时设置第二通孔和第三通孔，可以使得浆料的翻滚更加均匀。

作为优选，每个所述第二通孔的对称轴为与其相对应的所述分散凸起的对称轴，所述第二通孔呈蝶形。由于靠近叉部处，浆料的量会更加多，所以需要第二通孔呈蝶形，来引导浆料的翻滚。

作为优选，所述夹角α的角度为45～75°。

作为优选，所述分散刀片包括上分散刀片和所述上分散刀片下方的下分散刀片，所述上分散刀片向上弯曲，所述下分散刀片向下弯曲，所述上分散刀片和下分散刀片之间设有环形刀片。

作为优选，所述环形刀片与所述上分散刀片和/或下分散刀片之间可拆卸，所述上分散刀片和/或下分散刀片设有螺孔，所述环形刀片设有具有第四通孔的垫片。可以通过环形刀片的一端进行拆卸来达到环形刀片加长整个分散盘部长度的效果，这样可以分散桶的选择更加广，适合的生产规模也更广，同时，环形刀片可以设置两个，一个一端与上分散刀片相连，一个一端与下分散刀片相连，这样又可以加强分散的效果。

作为优选，所述环形刀片上设有多个第五通孔。较少浆料在翻滚时对环形刀片的影响。

通过实施上述技术方案，本发明具有如下的优点：本发明的涂料通过加入氧化石墨烯、蒙脱石、玻璃粉以及硫酸钡。大大降低或者省去了手感剂、消光剂、抗划伤剂以及分散剂等对人体和环境产生不良效果的助剂的添加，且能够提高生产的涂料的优良特性，能够使得其他成分在蒙脱石、玻璃粉以及硫酸钡结合的填料网中稳定存在，氧化石墨烯加强了这种填料网的均匀稳定的存在，使得生产的涂料更加稳定、性能更加优异，使得涂料整体更加稳定，同时制备方法简单、分散机的分散盘能够让浆料翻滚效率高且均匀，剪切效果好，分散效果优异。

附图说明

图1为本发明分散机的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为分散刀片的结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

一种新水性防火涂料，包括如下重量份组分：丙烯酸水性乳液65份、有机溶剂12份、蜡乳液7份、助剂10份、氧化石墨烯0.5份、分散剂3份，填料8份、有机硅树脂3份、水160份，钛白粉20份。

所述有机溶剂为乙醇单丁醚、环己酮、异氟尔酮中的一种或多种。本实施例中所述溶剂由乙醇单丁醚和异氟尔酮混合而成，且乙醇单丁醚与异氟尔酮按照体积比为5:2混合。

所述填料包括纳米蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡。本实施例中所述蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡的重量混合比为5:2:2。

所述助剂包括流平剂、水性消泡剂、消光剂。其中流平剂2份，水性消泡剂2份，消光剂6份。其中流平剂选用byk346，水性消泡剂选用byk028。

所述水为去离子水。

一种水性防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

1）、向超声波分散机内加入水、氧化石墨烯和占全部分散剂重量的35%的分散剂进行分散35min得到氧化石墨烯分散液；

2）、向研磨机中加入钛白粉、填料、丙烯酸水性乳液进行研磨1.5h得到研磨料，将研磨料、有机溶剂、蜡乳液、助剂、剩余的分散剂、有机硅树脂放入分散机内分散，同时缓慢加入步骤1）中的氧化石墨烯分散液，加入完毕后共同分散3.5h后过筛得到水性防火涂料。

如图1到3所示的一种用于生产水性防火涂料的设备，包括分散机，所述分散机包括支架01，所述支架01上安装有升降机02，在所述升降机02向下安装分散盘1，所述分散盘1包括与所述升降机02相连的转动轴11和与所述转动轴11相连接的分散盘部12；所述分散盘部12设有供所述转动轴11穿过的第一通孔121，所述分散盘部12的上下两面均设有多个分散凸起122，所述分散凸起122包括中间部1221和与所述中间部1221两端相连的叉部1222，所述叉部1222包括与所述中间部1221相连并成夹角α2的两个分叉1223，所述中间部1221和分叉1223的横截面积均由靠近所述分散盘部12到远离所述分散盘部12逐渐变小，所述分散凸起122环绕所述第一通孔121均匀分布，所述中间部1221的两侧均设有第二通孔123，相邻的所述分散凸起122之间设有位于所述叉部1222之间的第三通孔124，所述分散盘部12的边缘设有分散刀片3。

上述技术方案中，分散凸起在上升下降时，一方面可以对浆料进行一定的剪切，加快浆料的分散，另一方面可以引导浆料穿过第二通孔和第三通孔，加快实现浆料的上下翻滚；分散凸起分成中间部和叉部，增加对浆料的分散效率，同时设置第二通孔和第三通孔，可以使得浆料的翻滚更加均匀。

每个所述第二通孔123的对称轴为与其相对应的所述分散凸起122的对称轴，所述第二通孔123呈蝶形。由于靠近叉部处，浆料的量会更加多，所以需要第二通孔呈蝶形，来引导浆料的翻滚。

所述夹角α2的角度为45～75°。本实施例选用60°。

所述分散刀片3包括上分散刀片31和所述上分散刀片31下方的下分散刀片32，所述上分散刀片31向上弯曲，所述下分散刀片32向下弯曲，所述上分散刀片31和下分散刀片32之间设有环形刀片33。

所述环形刀片33与所述上分散刀片21和/或下分散刀片32之间可拆卸，所述上分散刀片31和/或下分散刀片32设有螺孔，所述环形刀片33设有具有第四通孔3311的垫片331。可以通过环形刀片的一端进行拆卸来达到环形刀片加长整个分散盘部长度的效果，这样可以分散桶的选择更加广，适合的生产规模也更广。本实施例中环形刀片设置两个，一个一端与上分散刀片相连，一个一端与下分散刀片相连，这样又可以加强分散的效果。

所述环形刀片33上设有多个第五通孔332。较少浆料在翻滚时对环形刀片的影响。

实施例2：

一种新水性防火涂料，包括如下重量份组分：丙烯酸水性乳液75份、有机溶剂8份、蜡乳液5份、助剂12份、氧化石墨烯1份、分散剂5份，填料11份、有机硅树脂2份、水120份，钛白粉16份。

所述有机溶剂为乙醇单丁醚、环己酮、异氟尔酮中的一种或多种。本发明中所述溶剂由乙醇单丁醚和异氟尔酮混合而成，且乙醇单丁醚与异氟尔酮按照体积比为8:1混合。

所述填料包括纳米蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡。本发明中所述蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡的重量混合比为2:3:1。

所述蒙脱石为纳米级蒙脱石。

所述助剂包括流平剂、水性消泡剂、消光剂以。其中流平剂3份，水性消泡剂3份，消光剂6份。

所述水为去离子水。

一种水性防火涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、向超声波分散机内加入水、氧化石墨烯和占全部分散剂重量的20%的分散剂进行分散25min得到氧化石墨烯分散液；

2）、向研磨机中加入钛白粉、填料、丙烯酸水性乳液进行研磨2h得到研磨料，将研磨料、有机溶剂、蜡乳液、助剂、剩余的分散剂、有机硅树脂放入分散机内分散，同时缓慢加入步骤1）中的氧化石墨烯分散液，加入完毕后共同分散5h后过筛得到水性防火涂料。

实施例3：

一种新水性防火涂料，包括如下重量份组分：丙烯酸水性乳液70份、有机溶剂15份、蜡乳液3份、助剂8份、氧化石墨烯0.8份、填料13份、有机硅树脂4份、水200份，分散剂5份，钛白粉25份。

所述有机溶剂为乙醇单丁醚、环己酮、异氟尔酮中的一种或多种。本实施例中所述溶剂由乙醇单丁醚和异氟尔酮混合而成，且乙醇单丁醚与异氟尔酮按照体积比为13:5混合。

所述填料包括纳米蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡。本实施例中，所述蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡的重量混合比为7:5:3。

所述蒙脱石为纳米级蒙脱石。

所述玻璃粉为球形微粉。

所述助剂包括流平剂、水性消泡剂、消光剂以。其中流平剂5份，水性消泡剂4份，消光剂5份。

一种水性防火涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、向超声波分散机内加入水、氧化石墨烯和占全部分散剂重量的50%的分散剂进行分散45min得到氧化石墨烯分散液；

2）、向研磨机中加入钛白粉、填料、丙烯酸水性乳液进行研磨得到研磨料，将研磨料、有机溶剂、蜡乳液、助剂、剩余的分散剂、有机硅树脂放入分散机内分散，同时缓慢加入步骤1）中的氧化石墨烯分散液，加入完毕后共同分散后过筛得到水性防火涂料。

对比例1：

一种新水性防火涂料及其制备方法和设备，包括如下重量份组分：丙烯酸水性乳液65份、有机溶剂12份、蜡乳液7份、助剂10份、石墨烯0.5份、填料8份、有机硅树脂3份、水120份，分散剂2份，钛白粉10份。

所述有机溶剂为乙醇单丁醚、环己酮、异氟尔酮中的一种或多种。本实施例中所述溶剂由乙醇单丁醚和异氟尔酮混合而成，且乙醇单丁醚与异氟尔酮按照体积比为5:2混合。

所述填料包括纳米蒙脱石和硫酸钡。

所述助剂包括流平剂、水性消泡剂、消光剂以。其中流平剂2份，水性消泡剂2份，消光剂6份。

所述水为去离子水。

对比例2：

一种新水性防火涂料及其制备方法和设备，包括如下重量份组分：丙烯酸水性乳液75份、有机溶剂8份、蜡乳液5份、助剂20份、填料11份、有机硅树脂2份、水160份，分散剂8份，钛白粉20份。

所述有机溶剂为乙醇单丁醚、环己酮、异氟尔酮中的一种或多种。本发明中所述溶剂由乙醇单丁醚和异氟尔酮混合而成，且乙醇单丁醚与异氟尔酮按照体积比为8:1混合。

所述填料包括玻璃粉和硫酸钡。

所述助剂包括流平剂、水性消泡剂、消光剂以及分散剂。其中流平剂5份，水性消泡剂5份，消光剂10份。

所述水为去离子水。

对比例3：

一种新水性防火涂料及其制备方法和设备，包括如下重量份组分：丙烯酸水性乳液70份、有机溶剂15份、助剂8份、氧化石墨烯0.8份、填料13份、有机硅树脂4份、水250份，分散剂1份，钛白粉40份。

所述有机溶剂为乙醇单丁醚、环己酮、异氟尔酮中的一种或多种。本实施例中所述溶剂由乙醇单丁醚和异氟尔酮混合而成，且乙醇单丁醚与异氟尔酮按照体积比为13:5混合。

所述填料包括纳米蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡。本实施例中，所述蒙脱石、玻璃粉和硫酸钡的重量混合比为7:5:3。

所述蒙脱石为纳米级蒙脱石。

所述玻璃粉为球形微粉。

所述助剂包括流平剂、水性消泡剂、消光剂以。其中流平剂5份，水性消泡剂3份，消光剂5份。

对上述实施例1-3和对比例1-3所得到的新水性防火涂料及其制备方法和设备，进行性能比对，结果如表1：

由上述表1可看出，本发明所采用的方案实施例1-3所得到的新水性防火涂料及其制备方法和设备防霉性好、安全无毒、干燥快。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。