阻燃性涂料组合物、包含该组合物的准不燃性结构体及其制备方法与流程

本发明涉及阻燃性涂料组合物、包含所述阻燃性涂料组合物的准不燃性结构体及其制备方法，所述准不燃性结构体具有优秀的悬臂梁冲击强度、涂布稳定性以及阻燃性能。

背景技术：

通常，建筑用外部隔热材料作为装饰建筑物外部并且用于赋予隔热性能的饰面材料，为了赋予隔热性，应用了聚苯乙烯泡沫或聚氨酯泡沫等材料。

特别是，发泡聚苯乙烯(expandablepolystyrene，eps)作为聚苯乙烯泡沫的一种，由于其优秀的隔热性能、经济性、隔音性、轻量性、机械强度等，广泛用作建筑物的墙或天花板等的隔热材料。

近来，根据能源节约设计方针，外部隔热施工多于内部隔热施工，因此，不只是隔热材料的隔热性能，其阻燃性能也变得非常重要。

但是，聚苯乙烯泡沫或聚氨酯泡沫易燃，且在燃烧期间具有释放有毒气体的缺点。

为了解决上述问题，韩国授权专利第10-1792186号提出如下方法：向用于形成建筑用外部隔热材料的高分子树脂添加阻燃性添加剂后，进行发泡。但是，为了在已竣工的既有建筑物上应用此项技术，存在只能更换建筑用外部隔热材料本身的局限性。并且，在将添加有添加剂的高分子树脂进行发泡的过程中，由于所述添加剂不能均匀分布在作为最终结果物的外部隔热材料中，因而品质不均匀。

在先技术文献

专利文献

(专利文献1)韩国授权专利第10-1792186号

技术实现要素：

技术问题

本发明的目的在于，提供具有优秀的阻燃性的阻燃性组合物以及包含其的准不燃性结构体。

本发明的目的在于，提供准不燃性结构体，其具有优秀的价格竞争力，并由于不会因燃烧而产生有毒气体，具有环保性。

本发明的目的在于，提供可简单且快速制备所述准不燃性结构体的方法。

本发明的目的不限于以上提及的目的。本发明的目的通过以下说明将变得更加明确，并通过权利要求书中记载的方法及其组合来实现。

技术方案

本发明的一实施例的阻燃性涂料组合物包括：第一组合物，包含石膏、膨胀石墨以及焦炭；以及第二组合物，包含溶剂以及粘合剂。

所述第一组合物可以是粉末状，所述第二组合物可以是液态。

以100重量份的所述溶剂为基准时，所述阻燃性涂料组合物包含50至100重量份的所述石膏，30至80重量份的所述膨胀石墨，0.5至10重量份的所述焦炭以及0.5至5重量份的所述粘合剂。

所述石膏包含1重量％至18重量％的杂质，所述杂质选自sio2、ca5f(po4)3、fes2、白云母(muscovite)以及它们的组合，所述石膏的粒度是80目以下。

所述膨胀石墨中，固定碳(fixedcarbon，f.c)为90％以上，灰分为10％以下，且所述膨胀石墨的粒度为40目至80目。

所述焦炭中，固定碳为90％以上，灰分为10％以下，且所述焦炭的粒度为10μm以下。

所述粘合剂选自聚乙烯醇(polyvinylalcohol，pva)、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate，pvac)以及它们的组合，所述粘合剂的粘度是1000至5000cps。

所述石膏的ph值是7.5～8.5，所述膨胀石墨的ph值是5～7，所述焦炭的ph值是6.5～7.5，所述粘合剂的ph值是4～5，所述阻燃性涂料组合物是ph值为6.5～7.5的中性。

本发明的一实施例的准不燃性结构体包括：芯材；以及涂层，形成在所述芯材的至少一表面上，其中，所述涂层包含所述阻燃性涂料组合物。

使用锥形量热仪(astme1354/iso5660)测量时，所述准不燃性结构体的总释放热量是8mj/m²以下，优选为6mj/m²以下。

所述准不燃性结构体是建筑用外部隔热材料。

本发明的一实施例的准不燃性结构体的制备方法包括如下步骤：混合石膏、膨胀石墨以及焦炭，以制备第一组合物；混合溶剂以及粘合剂，以制备第二组合物；混合所述第一组合物以及第二组合物，以获得所述阻燃性涂料组合物；将所述阻燃性涂料组合物涂布在芯材的至少一表面；以及对经过涂布的结果物进行干燥。

所述第一组合物是通过将石膏、膨胀石墨以及焦炭以200rpm至300rpm以及5分钟至10分钟的条件进行混合而制备的。

所述第二组合物是通过将溶剂以及粘合剂以300rpm至400rpm以及5分钟至10分钟的条件进行混合而制备的。

所述阻燃性涂料组合物是通过将第一组合物以及第二组合物以300rpm至400rpm以及10分钟至15分钟的条件进行混合而获得的。

将所述经过涂布的结果物以40℃至60℃的温度干燥30分钟至1个小时，以获得准不燃性结构体。

发明效果

当使用本发明的阻燃性涂料组合物时，能够获得具有优秀的悬臂梁冲击强度、涂布稳定性以及阻燃性能的准不燃性结构体。

当使用本发明的阻燃性涂料组合物时，能够在极短的时间内制备准不燃性结构体。

本发明的效果不限于以上提及的效果。应当理解本发明的效果包括从以下说明可推测的所有效果。

附图说明

图1是概略示出本发明的准不燃性结构体的剖面图。

图2是概略示出本发明的准不燃性结构体的制备方法的流程图。

附图标记：

1：准不燃性结构体

10：芯材

20：涂层

具体实施方式

通过附图和相关的以下优选实施例，可容易理解以上本发明的目的、其它目的、特征以及优点。但本发明并不限于在此说明的实施例，还可以以其它形式实现。而且，在此介绍的实施例，使公开的内容彻底、完整，并且充分地向技术人员传达本发明的思想。

在说明各附图的同时，对相同的构成要素使用了相同的附图标记。为了本发明的明确性，比实际放大示出结构物的尺寸。第一、第二等术语可以用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个构成要素与另一个构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可被命名为第一构成要素。除非上下文另有明确定义，否则单数的表达包括复数的表达。

在本说明书中，“包含”或“具有”等用语是用于指定在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在，而并非预先排除一种或其以上的其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。并且，当称诸如层、膜、区域、板等部分位于其他部分“之上”时，这不仅包括“直接”位于其他部分“之上”的情况，还包括其中间有其他部分的情况。反之，当称诸如层、膜、区域、板等部分位于其他部分“之下”时，这不仅包括“直接”位于其他部分“之下”的情况，还包括其中间有其他部分的情况。

除非另有明示，否则本说明中使用的用于表示组分、反应条件、聚合物组分以及混合物的量的所有数字、值以及/或者表达是从这些数字本质上不同的部分中获取这些值的过程中发生的反映测量的各种不确定性的近似值，因此，在所有情况下，都应理解为被“约”这个用语所修饰。另外，在本文中公开数值范围时，这种范围为连续性的，并且除非另有提及，否则包含从这种范围的最小值到最大值的所有值。并且，当这种范围是指整数时，除非另有提及，否则包括从最小值到最大值的所有整数。

本说明书中，并不明确区分“阻燃性”以及“准不燃性”的含义和阻燃等级，而是作为表示在发生火灾时未燃烧程度优秀的用语混用。可通过使用后述的实施例的锥形量热仪(conecalorimeter)来测量的总释放热量，清楚地理解本发明的准不燃性结构体的性能。

图1是概略示出本发明的准不燃性结构体1的剖面图。参照此图，所述准不燃性结构体1包括芯材10以及形成在所述芯材10的至少一表面的涂层20。

所述芯材10可以包含聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等。具体地，所述芯材10可以是发泡聚苯乙烯(eps)。

所述芯材10可以通过如下过程获得。将平均粒径为1mm至10mm的聚苯乙烯珠(polystyrenebead)以特定发泡比率发泡(pre-expansion)后，在筒仓(silo)内进行干燥(drying)以及熟化(maturation)。将其结果物在成型机内加热以使其软化后，冷却，获得规定形状的成形体。将所述成形体根据用途以及目的进行切割，以制备所述芯材10。

所述涂层20形成在所述芯材10的外表面，从而对所述芯材10赋予准不燃性。所述涂层20包含阻燃性涂料组合物。

所述阻燃性涂料组合物包括：第一组合物，包含石膏、膨胀石墨以及焦炭；以及第二组合物，包含溶剂以及粘合剂。具体地，所述第一组合物的组分可以均匀分布在所述第二组合物中。

所述第一组合物可以是粉末状，属于一种阻燃剂。

所述石膏作为未被归类于致癌物的环保物质，是具有从医疗用到建筑用的各种应用性的物质。并且，所述石膏具有结晶水，因此加热时，直到脱水为止，其背面的温度也不会上升100℃以上。如此，所述石膏是由于防火性以及导热热量非常低，阻断夏天和冬天的冷热空气，从而可提高热效率的物质。

所述石膏可以包含1重量％至18重量％的杂质。所述杂质的含量是基于石膏的总重量表示的。具体地，所述石膏是杂质含量属于上述数值范围的二水石膏、半水石膏或者无水石膏，具体地，其可以选自天然石膏、脱硫石膏、磷酸石膏、废石膏以及它们的组合。所述杂质可以选自sio2、ca5f(po4)3、fes2、白云母(muscovite)以及它们的组合。当所述石膏所含的杂质在所述数值范围内时，可以均衡地提升悬臂梁冲击强度等机械物理性能和阻燃性。

本发明即使使用由于杂质多而工业应用性低的所述石膏，也能确保稳定的机械物理性能以及阻燃性，因此在工艺副产物以及/或者废弃物的再利用方面环保且经济上有利。

所述石膏的粒度可以是80目以下。具体地，所述石膏的粒度可以是40目至80目。本说明书中所述粒度的单位目(mesh)基于astm标准。当所述石膏的粒度大于80目时，所述石膏不能均匀地分布在所述涂层20内。

发生火灾时，在温度上升至180℃以上的过程中，所述膨胀石墨(expandablegraphite，eg)膨胀至约250倍以上，且形成炭(char)，因此，对所述准不燃性结构体1通过隔热赋予准不燃性。

所述膨胀石墨中固定碳可以是90％以上，具体为90重量％至99重量％。所述膨胀石墨中灰分(ash)可以是1重量％至10重量％。所述固定碳和灰分的含量基于所述膨胀石墨的总重量表示。只有所述膨胀石墨中固定碳的含量属于所述数值范围内，才能使所述膨胀石墨以适当程度膨胀而形成炭。

所述膨胀石墨的粒度可以是40目至80目。当所述膨胀石墨的粒度大于80目时，所述膨胀石墨的膨胀率差，发生火灾时，不能具有基于炭(char)的充分隔热性能，从而使阻燃性大幅降低。

所述焦炭通过加热煤而获得，是含碳量高且杂质以及挥发物少的多孔材料。所述焦炭不易燃，且由于不易燃而能够进一步提高所述准不燃性结构体1的准不燃性。

另外，当对所述焦炭施加高温的热时，产生二氧化碳(co2)，因此可以期待由此带来的阻燃效果。

所述焦炭中固定碳可以是80重量％以上，具体为90重量％以上，更具体为90重量％至95重量％。所述焦炭中灰分可以是5重量％至20重量％，具体为5重量％至10重量％。所述固定碳和灰分的含量基于所述焦炭的总重量表示。只有所述焦炭中固定碳的含量属于所述范围内，才能提高所述准不燃性结构体1的阻燃性。

所述焦炭的粒度可以是10μm以下，具体为5μm至10μm。当所述焦炭的粒度大于10μm时，所述焦炭不能均匀分布在所述涂层20中。

所述第二组合物为液态，属于一种溶剂。

对所述溶剂不做特别限定，但是可以使用水性溶剂，具体可以使用水。

所述粘合剂提高所述涂层20和所述芯材10之间的结合力，从而提高涂布稳定性。

对所述粘合剂不做特别限定，例如可以选自聚乙烯醇(polyvinylalcohol，pva)、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate，pvac)以及它们的组合。

所述粘合剂的粘度可以是1000至5000cps。只有所述粘合剂的粘度属于所述数值范围内，才能在不影响所述准不燃性结构体1的阻燃性能的同时，提高所述涂层20的涂布稳定性。

以100重量份的所述溶剂为基准时，所述阻燃性涂料组合物可以包含50至100重量份的所述石膏，30至80重量份的所述膨胀石墨，0.5至10重量份的所述焦炭以及0.5至5重量份的所述粘合剂。只有所述阻燃性涂料组合物的各组分的含量属于所述数值范围内，才能均衡地提高准不燃性结构体1的悬臂梁冲击强度等机械物理性质和阻燃性。

具体地，当所述石膏的含量小于50重量份时，准不燃性结构体1的悬臂梁冲击强度以及涂布稳定性可能降低，当大于100重量份时，阻燃性可能降低。

当所述膨胀石墨的含量小于30重量份时，准不燃性结构体1的阻燃性可能降低，当大于80重量份时，涂布稳定性以及物理强度可能降低。当所述焦炭的含量小于0.5重量份时，提高准不燃性结构体1的阻燃性程度可能微小，当大于10重量份时，涂层20的涂布稳定性可能降低。

当所述粘合剂含量小于0.5重量份时，涂层20的涂布稳定性降低，当大于5重量份时，准不燃性结构体1的阻燃性能降低，且有可能难以调整ph值。

所述阻燃性涂料组合物可以是ph值为6.5～7.5的中性。只有所述阻燃性涂料组合物为中性，才能防止工艺设备的腐蚀并且使由废水等引起的环境影响最小化，还能获得改善作业者的作业环境的效果。所述阻燃性涂料组合物的ph值可以通过所含各组分的ph值以及含量来调整。不限于此，但是所述石膏的ph值可以是7.5～8.5，所述膨胀石墨的ph值为5～7，所述焦炭的ph值为6.5～7.5，所述粘合剂的ph值为4～5。

所述阻燃性涂料组合物的剂型如下。

所述准不燃性涂料组合物可以是乳液类的单液型。具体地，可以是粉末状的第一组合物分散于液态的第二组合物的状态的单液型的剂型。

所述不易燃涂料组合物也可以是将粉末状的第一组合物和液态的第二组合物分别包装的一系列试剂盒剂型。因此，当使用所述阻燃性涂料组合物制备准不燃性结构体时，可以在混合所述第一组合物以及第二组合物后，将其结果物涂布在芯材上。

使用锥形量热仪(astme1354/iso5660)测量时，所述准不燃性结构体1的总释放热量可以是8mj/m²以下，优选为6mj/m²以下。

锥形量热仪(astme1354/iso5660)是对于火灾安全工程师和对定量材料可燃性分析感兴趣的研究人员有用的工具。基于锥形量热仪的测试是用于模拟实际火灾情况的最有用的实验室规模测试之一。可以通过锥形量热仪测量所述准不燃性结构体1的总释放热量，从而定量分析阻燃性能。

所述准不燃性结构体1可以是建筑用外部隔热材料。可以将所述准不燃性结构体1设置成所述涂层20位于建筑物的外侧以及/或者内侧。所述准不燃性结构体1的机械物理性质、隔热性以及阻燃性都优秀。

图2是概略示出本发明的准不燃性结构体1的制备方法的流程图。参照该图，所述制备方法包括如下步骤：步骤s10，混合石膏、膨胀石墨以及焦炭，以制备第一组合物；步骤s20，混合溶剂以及粘合剂，以制备第二组合物；步骤s30，混合所述第一组合物以及第二组合物，以获得所述阻燃性涂料组合物；步骤s40，将所述阻燃性涂料组合物涂布在芯材的至少一表面；以及步骤s50，对经过涂布的结果物进行干燥。

对所述阻燃性涂料组合物的各组分的说明与前述的相同，因此以下为了避免重复，省略对此的详细内容。

在制备所述第一组合物的步骤s10中，可以将石膏、膨胀石墨以及焦炭以200rpm至300rpm以及5分钟至10分钟的条件进行混合。所述第一组合物可以以干式混合方式制备。对干式混合法不做特别限定。例如，可以在具备搅拌杆的混合机内添加各组分的粉末进行混合。但是，为了防止混合时因摩擦力以及热而对各组分造成损失，将各组分适量且充分投入至所述混合机，并优选将搅拌速度以及时间限定在所述数值范围内。

在制备所述第二组合物的步骤s20中，可以将溶剂以及粘合剂以300rpm至400rpm以及5分钟至10分钟的条件进行混合。

获得所述阻燃性涂料组合物的步骤s30可以是将第一组合物以及第二组合物以300rpm至400rpm以及10分钟至15分钟的条件进行混合。

在将所述阻燃性涂料组合物涂布在芯材10的步骤s40中，可以在所述芯材10上形成涂层20。对所述涂层20的厚度不做特别限定。

在对经过所述涂布的结果物进行干燥的步骤s50中，可以将所述芯材10以及涂层20以40℃至60℃的温度干燥30分钟至1个小时，以获得准不燃性结构体1。

根据本发明，在制备阻燃性涂料组合物的过程中，分别制备第一组合物和第二组合物后，进行混合，因此所述第一组合物非常均匀地分散于所述第二组合物。因此，准不燃性结构体1整体上均匀地表达阻燃性能。并且，可以极大缩短芯材10以及涂层20的干燥s50时间。

通过下述实施例更加详细地说明上述本发明，但本发明不限于此。

实施例1

以后述的100重量份的溶剂为基准，混合65重量份的石膏、65重量份的膨胀石墨以及3重量份的焦炭，以制备第一组合物。所述石膏中杂质的含量为18重量％，所述膨胀石墨的粒度为80目，所述焦炭的粒度为5μm。

混合作为溶剂的100重量份的水和作为粘合剂的3重量份的聚乙酸乙烯酯(pvac)，以制备第二组合物。所述粘合剂的粘度为3000cps。

混合所述第一组合物以及第二组合物以制备阻燃性涂料组合物后，将所述阻燃性涂料组合物涂布在发泡聚苯乙烯(eps)上，以制备准不燃性结构体。

实施例2

除了石膏的含量为80重量份、膨胀石墨的含量为50重量份以外，以与所述实施例1相同的方法制备准不燃性结构体。

实施例3

除了石膏的含量为95重量份、膨胀石墨的含量为35重量份以外，以与所述实施例1相同的方法制备准不燃性结构体。

实施例4

除了使用杂质的含量为1重量％的石膏以外，以与所述实施例1相同的方法制备结构体。

实施例5

除了焦炭的含量为10重量份以外，以与所述实施例2相同的方法制备结构体。

比较例1

除了石膏的含量为35重量份、膨胀石墨的含量为95重量份以外，以与所述实施例1相同的方法制备结构体。

比较例2

除了石膏的含量为110重量份、膨胀石墨的含量为20重量份以外，以与所述实施例1相同的方法制备结构体。

比较例3

除了使用粒度为200目的膨胀石墨以外，以与所述实施例1相同的方法制备结构体。

比较例4

除了焦炭的含量为0.1重量份以外，以与所述实施例2相同的方法制备结构体。

比较例5

除了粘合剂的含量为0.1重量份以外，以与所述实施例2相同的方法制备结构体。

比较例6

除了粘合剂的含量为10重量份以外，以与所述实施例2相同的方法制备结构体。

实验例

评价所述实施例1至3以及比较例1至8的结构体的悬臂梁冲击强度、涂布稳定性以及阻燃性能。

悬臂梁冲击强度是根据astmd-256标准进行测量的。评价基准如下。当悬臂梁冲击强度大于7.5j/m时评价为○；6.5j/m至7.5j/m时评价为△；小于6.5j/m时评价为×。

涂布稳定性是以最终干燥后，确认表面涂层的石膏以及膨胀石墨的脱落方式来测量。评价标准如下。以不足两次脱落时○，2次至5次脱落时△，5次以上脱落时×进行评价。

为了评价阻燃性，使用锥形量热仪测量总释放热量。并且用肉眼评价其结果物。肉眼评价的基准如下。当试样后表面没有可见的贯通，且试样边缘部没有收缩时评价为○；当试样后表面没有可见的贯通，但是边缘部收缩时评价为△；当试样后表面有可见的贯通，且边缘部有收缩时评价为×。

其结果如下表1。

表1：

1)为各实施例以及比较例的阻燃性涂料组合物的ph值

参照所述表1，可知本发明的作为准不燃性结构体的实施例1至实施例5的悬臂梁冲击强度、涂布稳定性以及阻燃性能都优秀。特别是，能够确认使用锥形量热仪测量的总放热量都为6mj/m²，具有准不燃性。

特别是，实施例4为使用杂质含量少的石膏的结构体。可以确认在杂质含量为1重量％时，也与杂质含量为18重量％的显示相同的机械物理性以及阻燃性能。由此可知，应当使用杂质的含量为1重量％至18重量％的石膏50重量至100重量份，才能均衡提高阻燃性能、机械物理性能以及涂布稳定性。

比较例1为石膏含量少的结构体。可知比较例1的阻燃性能达到令人满意的程度，但是其悬臂梁冲击强度以及涂布稳定性非常不好。比较例2为石膏含量非常多的结构体。可知比较例2的悬臂梁冲击强度以及涂布稳定性优秀，但是阻燃性非常低。比较例3为使用杂质含量少的石膏的结构体。

比较例3为使用粒度高达200目的膨胀石墨的结构体。可知比较例3的基于总释放热量的阻燃性能、悬臂梁冲击强度以及涂布稳定性都降低。

比较例4为焦炭含量少的结构体。可知比较例4的悬臂梁冲击强度以及涂布稳定性优秀，但是使用锥形量热仪测量时总释放热量大于6mj/m²，因此阻燃性能没有达到令人满意的程度。

比较例5为粘合剂含量少的结构体。可知比较例5的悬臂梁冲击强度以及涂布稳定性非常不好。比较例6为粘合剂含量多的结构体。可知比较例6中阻燃性涂料组合物的ph值不在中性范围，且使用锥形量热仪测量时总释放热量大于6mj/m²，因此阻燃性能差。

以上详细说明了本发明的优选实施例。所述实验例只是有助于理解本发明的一例。应理解在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下，本领域技术人员可以变形为各种树脂以及产品。

因此，本发明的范围由所附的权利要求书来限定，而不是由上述的具体实施方式来限定，并且应该解释为，从权利要求书的含义和其概念导出的所有变形形态均属于本发明的范围。