本发明涉及涂料技术领域，具体地，本发明涉及一种膨胀型防火涂料及其制备方法。
背景技术：
防火涂料又称为阻燃涂料，是指涂覆在材料表面，具有阻止基材燃烧，隔离火源，推迟材料结构破坏等特性的一类涂料，常在木材产品中使用。其中，膨胀型防火涂料就是其中一种。
膨胀型防火涂料大致由以下几种组分组成：乳液、颜填料、膨胀型阻燃剂、助剂等，其中起到关键防火作用的膨胀型阻燃剂主要由成炭剂、发泡剂、脱水剂组成，成炭剂为多羟基、含碳量高的天然或合成化合物，如多糖类、季戊四醇、二季戊四醇等；发泡剂为受热时能分解产生不燃气体（如二氧化碳、氮气、卤化氢等）的物质，如碳酸氢铵、碳酸氢钠、尿素、三聚氰胺、双氰胺等；脱水剂为能在高温下分解产生具有脱水作用的酸的物质，以聚磷酸铵为常用脱水剂。传统的成炭剂、发泡剂、脱水剂易吸水，甚至能溶于水，因此在应用中容易出现贮存稳定性差、烦粗、粘度不稳定、耐水性差等问题，并且遇火膨胀时碳层不致密，易收缩开裂，存在空洞。
针对上述问题，本发明提供一种膨胀型防火涂料，其适用于木材等可燃性基材表面，遇火时发泡膨胀形成致密的蜂窝状碳层结构，从而起到阻隔热量传导作用，同时具有一定装饰效果。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种膨胀型防火涂料，用于解决现有技术中的问题。本发明所提供的膨胀型防火涂料不仅具有良好的综合性能(包括单、复合涂层附着力、耐水性、耐燃等)。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种膨胀型防火涂料，按重量份计算，其至少包括水20-50份、乳液5-30份、颜料3-20份、磷酸异癸基二苯酯3-10份、复合膨胀阻燃剂20-60份、分散剂0.1-1份、消泡剂0.1-1份、增稠剂0.1-1份、ph调节剂0.1-0.4份、杀菌剂0-0.5份、成膜助剂0-2份。
在一种实施方式中，按重量份计算，其至少包括水20-40份、乳液10-20份、颜料5-10份、磷酸异癸基二苯酯4-7份、复合膨胀剂25-35份、分散剂0.4-0.8份、消泡剂0.2-0.6份、增稠剂0.2-0.8份、ph调节剂0.1-0.4份、杀菌剂0.2-0.3份、成膜助剂0-1份；
优选地，按重量份计算，其至少包括水30份、乳液16份、颜料7份、磷酸异癸基二苯酯5份、膨胀型阻燃剂41份、分散剂0.6份、消泡剂0.5份、增稠剂0.5份、ph调节剂0.3份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份；
在一种实施方式中，所述乳液选自vae乳液（购于北京东方石油化工有限公司）、醋丙乳液（购于上海保立佳化工有限公司）、醋叔乳液、氯偏乳液（购于郑州新启顺化工产品有限公司）中的一种或多种；
优选地，所述乳液为醋丙乳液和偏氯乳液4:1复配。
在一种实施方式中，所述颜料至少包括金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、氧化锌、立德粉中的一种或多种；优选地，所述颜料为金红石型钛白粉。
在一种实施方式中，所述磷酸异癸基二苯酯（cas号:29761-21-5）为一种油状液体，不溶于水，是一种高效磷酸酯系阻燃剂，在本发明中可增强涂料的防火特性，并且可使漆膜更加光滑，耐水，从而提高装饰性。
在一种实施方式中，所述复合膨胀阻燃剂包括成炭剂、脱水剂、发泡剂、偶联剂，其重量比为20-30:30-40:20-30:1-2；所述成炭剂至少包括季戊四醇、二季戊四醇、糊精中的一种；所述脱水剂至少包括聚磷酸铵、磷酸三聚氰胺中的一种；所述发泡剂至少包括三聚氰胺、双氰胺中的一种，所述偶联剂至少包括kh550、kh560中的一种，优选地，所述复合膨胀阻燃剂包括成炭剂、脱水剂、发泡剂、偶联剂，其重量比为20-25:33-37:22-24:1-2。
在一种实施方式中，所述复合膨胀阻燃剂的制备方法为，在搅拌釜中预先加入成炭剂和脱水剂，加热至30-60℃，搅拌转速为1000-4000转/分钟，保持此温度和转速，搅拌15-30分钟，加入偶联剂，搅拌10-20分钟，然后加入发泡剂搅拌20-40分钟，然后冷却出料。
在一种实施方式中，所述分散剂至少包括疏水性改性羧酸钠盐、聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸铵盐、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种，优选地，所述分散剂为三聚磷酸钠。
在一种实施方式中，所述消泡剂为磷酸三丁酯(cas号：126-73-8)。
在一种实施方式中，所述增稠剂至少包括疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、羟丙基纤维素、凹凸棒土、改性聚氨酯乳液中的一种或多种，优选地，所述分散剂为疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、凹凸棒土复配，比例为：2:0.8:1。
在一种实施方式中，所述成膜助剂至少包括丙二醇甲醚醋酸酯、十二醇酯、二丙二醇乙醚中的一种或多种，优选地，所述成膜助剂为十二醇酯。
在一种实施方式中，所述ph调节剂至少包括二氨基二甲基异丙醇、三乙醇胺、氨水中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述杀菌剂至少包括2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮（cas号：26172-55-4）、5-氯-2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮、n-（2-苯骈咪唑基）-氨基甲酸甲酯、二硫化四甲基秋兰姆中的一种或多种。
在一种实施方式中，膨胀型防火涂料的制备原料还包括填料，所述填料包括氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化硅、滑石粉、碳酸钙、空心玻璃微珠中的一种或多种；优选地，所述填料为氢氧化铝。
本发明另一方面提供一种膨胀型防火涂料的制备方法，至少包括以下步骤：
按重量份先在分散釜中加入水，启动分散，依次投入分散剂、消泡剂、部分增稠剂、部分ph调节剂、部分杀菌剂，搅拌均匀后投入颜料、磷酸异癸基二苯酯、复合膨胀阻燃剂，搅拌20-30分钟，将所制备浆料放置调漆釜中，加入乳液、成膜助剂、ph调节剂、增稠剂、杀菌剂，搅拌20-30分钟。
本发明具有的有益效果：
金红石型钛白粉晶型更趋向六面体，容易分散均匀，其所形成的团聚物更加均匀，其形成的炭层也更加均匀致密，进而炭层强度更高；少量颜料、填料使防火涂料在燃烧后期持续不断的发挥作用，使得涂料膨胀的高度进一步增加，并形成高强度的炭化层，使泡沫炭化层更加致密，最终达到膨胀炭层十分牢固的效果。意味着膨胀炭层在高温火焰的冲击和灼烧下不会出现被火焰冲破或脱落现象，从而耐火时间得到提高，也就是提高了涂料的防火性能。添加颜料、填料可以提高防火性能，改性丙烯酸酯可改善过高的添加量会降级涂层的发泡效果、减弱成膜物质的粘合作用，从而提高涂层的防火性能。
氯偏乳液是一种新型高分子合成胶乳，能在稍潮湿基面上施工，成膜性能优良，结膜致密，并且耐水性能优良，将其与醋丙乳液等其他乳液复配可提高成膜物的耐水、耐燃、防霉等特性，在本发明中还可增强装饰性。
三聚氰胺能够在高温下释放出大量的氨气，氨气本身为不可燃气体，能够起到冲击熔融性炭层，促进炭层膨胀，稀释空气中氧气。
氢氧化铝会与阻燃体系中的聚磷酸铵在受热过程中发生反应，生成磷酸铝，该物质具有良好的热稳定性和抗氧化性，同时可以提高涂层中的残炭率，从而提高涂料的防火阻燃性能。
本发明通过各组分之间的协同作用，得到的膨胀型防火涂料具有环保、装饰性、可调色、碳层致密强度高，附着力好，储存稳定的性能。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
各种原料和试剂均购自商业供应商，未经进一步纯化，除非另有说明。易受潮的原料和试剂均存放于全密封瓶中，并直接使用，均未经过特殊处理。
正如背景技术所介绍的，现有的防火涂料在使用中仍存在诸多问题，为了解决上述问题，本发明提供了一种膨胀型防火涂料及其制备方法，下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
按重量份计算，所述膨胀型防火涂料包括水30份、乳液16份、颜料7份、磷酸异癸基二苯酯5份、膨胀型阻燃剂41份、分散剂0.6份、消泡剂0.5份、增稠剂0.5份、ph调节剂0.3份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份；其中膨胀型阻燃剂组成为：季戊四醇12份、聚磷酸铵16份、三聚氰胺13份；
所述乳液为醋丙乳液与偏氯乳液按4:1比例复配；所述颜料为金红石型钛白粉；所述分散剂焦磷酸钠；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、凹凸棒土复配，比例为：2:0.8:1，所述成膜助剂为十二醇酯；所述ph调节剂为氨水，所述杀菌剂为2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮；
所述膨胀型防火涂料的制备方法，至少包括以下步骤：
按重量份先在分散釜中加入水，启动分散，依次投入分散剂、消泡剂、部分增稠剂、部分ph调节剂、部分杀菌剂，搅拌均匀后投入颜料、磷酸异癸基二苯酯、复合膨胀阻燃剂，搅拌20-30分钟，将所制备浆料放置调漆釜中，加入乳液、成膜助剂、ph调节剂、增稠剂、杀菌剂，搅拌20-30分钟。
实施例2
按重量份计算，所述膨胀型防火涂料包括水30份、乳液16份、颜料7份、磷酸异癸基二苯酯8份、膨胀型阻燃剂38份、分散剂0.6份、消泡剂0.5份、增稠剂0.2份、ph调节剂0.3份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份；其中膨胀型阻燃剂组成为：季戊四醇11份、聚磷酸铵15份、三聚氰胺12份；
所述乳液为醋丙乳液与偏氯乳液按4:1比例复配；所述颜料为金红石型钛白粉；所述分散剂焦磷酸钠；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、凹凸棒土复配，比例为：2:0.8:1所述成膜助剂为十二醇酯；所述ph调节剂为氨水，所述杀菌剂为2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮（cas号：26172-55-4）；
所述膨胀型防火涂料的制备方法同实施例1。
实施例3
按重量份计算，所述膨胀型防火涂料包括水30份、乳液16份、颜料7份、磷酸异癸基二苯酯6份、膨胀型阻燃剂42份、分散剂0.6份、消泡剂0.5份、增稠剂0.2份、ph调节剂0.3份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份；其中膨胀型阻燃剂组成为：季戊四醇13份、聚磷酸铵16份、三聚氰胺13份；
所述乳液为醋丙乳液与偏氯乳液按4:1比例复配；所述颜料为金红石型钛白粉；所述分散剂焦磷酸钠；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、凹凸棒土复配，比例为：2:0.8:1所述成膜助剂为十二醇酯；所述ph调节剂为氨水，所述杀菌剂为2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮（cas号：26172-55-4）；
所述膨胀型防火涂料的制备方法同实施例1。
实施例4
按重量份计算，所述膨胀型防火涂料包括水30份、乳液18份、颜料7份、磷酸异癸基二苯酯5份、膨胀型阻燃剂41份、分散剂0.6份、消泡剂0.5份、增稠剂0.2份、ph调节剂0.3份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份；其中膨胀型阻燃剂组成为：季戊四醇12份、聚磷酸铵16份、三聚氰胺13份；
所述乳液为醋丙乳液与偏氯乳液按4:1比例复配；所述颜料为金红石型钛白粉；所述分散剂焦磷酸钠；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、凹凸棒土复配，比例为：2:0.8:1所述成膜助剂为十二醇酯；所述ph调节剂为氨水，所述杀菌剂为2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮（cas号：26172-55-4）；
所述膨胀型防火涂料的制备方法同实施例1。
实施例5
按重量份计算，所述膨胀型防火涂料包括水30份、乳液18份、颜料7份、磷酸异癸基二苯酯6份、膨胀型阻燃剂40份、分散剂0.6份、消泡剂0.5份、增稠剂0.2份、ph调节剂0.3份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份；其中膨胀型阻燃剂组成为：季戊四醇12份、聚磷酸铵15份、三聚氰胺13份；
所述乳液为醋丙乳液与偏氯乳液按4:1比例复配；所述颜料为金红石型钛白粉；所述分散剂焦磷酸钠；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、凹凸棒土复配，比例为：2:0.8:1所述成膜助剂为十二醇酯；所述ph调节剂为氨水，所述杀菌剂为2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮（cas号：26172-55-4）；
所述膨胀型防火涂料的制备方法同实施例1。
对比例1
按重量份计算，所述膨胀型防火涂料包括水30份、乳液16份、颜料7份、季戊四醇15份、三聚氰胺14份、聚磷酸铵20份、分散剂0.6份、消泡剂0.5份、增稠剂0.5份、ph调节剂0.3份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份；
所述乳液为醋丙乳液与偏氯乳液按4:1比例复配；所述颜料为金红石型钛白粉；所述分散剂焦磷酸钠；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、凹凸棒土复配，比例为：2:0.8:1所述成膜助剂为十二醇酯；所述ph调节剂为氨水，所述杀菌剂为2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮（cas号：26172-55-4）；
所述膨胀型防火涂料的制备方法同实施例1。
对比例2
按重量份计算，所述膨胀型防火涂料包括水30份、乳液16份、颜料7份、磷酸异癸基二苯酯6份、膨胀型阻燃剂40份、分散剂0.6份、消泡剂0.5份、增稠剂0.5份、ph调节剂0.3份、杀菌剂0.2份、成膜助剂0.5份；
所述乳液为醋丙乳液；所述颜料为金红石型钛白粉；所述分散剂焦磷酸钠；所述消泡剂为磷酸三丁酯；所述增稠剂为疏水改性碱溶胀型增稠剂、纤维素、凹凸棒土复配，比例为：2:0.8:1所述成膜助剂为十二醇酯；所述ph调节剂为氨水，所述杀菌剂为2-甲基-4-异塞唑啉-3-酮（cas号：26172-55-4）；
所述膨胀型防火涂料的制备方法同实施例1。
将实施例和对比例中得到的防火涂料制作成样品，按照gb12441-2005对其防火性能和防水性能进行测试。
表1性能测试结果
从上述数据可以看出，本发明提供的膨胀型防火涂料，其耐燃时间较长，耐水性较好，遇火时发泡膨胀形成致密的蜂窝状碳层结构，从而起到阻隔热量传导作用，同时兼具部分装饰性，可在室内使用，属于升级产品。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。