专利名称：一种水性膨胀型防火涂料及其制备方法
技术领域：
本发明属于防火涂料技术领域，涉及ー种水性膨胀型防火涂料及其制备方法。
背景技术：
随着建筑的高层化、集群化、エ业大型化的发展和有机合成材料的扩大利用，涂料 以其优良的保护性和装饰性给人以舒适的享受，但大多数涂料的可燃性和易燃性也带来了 火灾隐患。因此研制防火涂料以适应消防安全日益重要。防火涂料按其防火形式及組成成分分为膨胀型与非膨胀型防火涂料。膨胀型防火 涂料是国内使用最广泛的涂料，可分为水性和溶剂性膨胀型防火涂料两类，其中，水性膨胀 型防火涂料约占膨胀型火涂料的75%以上。国内市场上的水性防火涂料成本低、毒性低、污 染小，但防潮性能较差，只适用于干燥的环境下使用。国际市场上水性防火涂料虽然同时具 备以上性能，但价格高得惊人，不适合我国市场的发展需要。另外，现有的防火涂料大多采 用聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺(APP-PER-MEL)型阻燃体系，这种阻燃体系的防火涂料 虽然防火性能较好，但是耐久性和耐水性却较差，在与水直接接触的环境或潮湿环境中使 用时，它的阻燃剂易发生水溶、盐析等现象，导致防火涂料失效，从而使涂料失去防火效能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出ー种水性膨胀型防火涂料及其制备方法，该水 性膨胀型防火涂料具有成本低、毒性小、防火防水性能好等优点。本发明的技术解决方案如下ー种水性膨胀型防火涂料的制备方法，首先按以下质量百分比称量各物质乳液复合物30% 40%;纳米材料改性阻燃体系40% 58%;乳化剂0.3% 0.6%;增塑剂0.2% 0.4%;增强剂0.4% 0.8%;颜填料0.1 0.15%;分散剂0.2% 0.6%;水余量；所述的乳液复合物是利用含有不饱和双键的硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷 (A-151)，在引发剂过硫酸铵(APQ作用下，过硫酸铵含量为占乳液复合物质量的2. 5% 4. 5%，与聚丙烯酸酯进行硅丙乳液聚合反应得到的有机硅改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸 酷的含量为乳液复合物质量的40% 45%，乙烯基三乙氧基硅烷的含量为乳液复合物质 量的10% 12% ；所述的纳米材料改性阻燃体系是由纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵组 成；纳米Ti02的质量含量为0.9% 1.2%，三聚氰胺的质量含量为9. 16.8%，季戊四醇的质量含量为5% 10%，聚磷酸铵的质量含量为25% 30% ；按原料配比称取各组分，然后，将所述水的50-70%和分散剂放入反应容器中，搅拌，然后依次加入纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵制成溶液；另外取剩余的水，加入乳化剂，搅拌成均勻乳液；将以上溶液和乳液合并，然后逐步加入增塑剂、增强剂、颜填料，最后加入乳液复合物，搅拌后，用球磨机研磨至细度小于60um，即可得到水性膨胀型防火涂料的成品。制备所述溶液的过程中，搅拌的速度为600 700r/min，制备所述均勻乳液的过程中，搅拌速度为1200 1300r/min，制备成品的过程中，搅拌速度为1300 1400r/min， 搅拌时间为1 池。一种水性膨胀型防火涂料，各原料组分的质量百分比含量如下乳液复合物30%-^ 40% ；
纳米材料改性阻燃体系40%-^ 58% ；
乳化剂0. 3%- 0. 6%
增塑剂0. 2%- 0. 4%
增强剂0. 4%- 0. 8%
颜填料0. 1 0. 15%
分散剂0. 2%- 0. 6%水余量。所述的乳液复合物是利用含有不饱和双键的硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷 (A-151)，在引发剂过硫酸铵(APQ作用下，过硫酸铵含量为占乳液复合物质量的2. 5% 4. 5%，与聚丙烯酸酯进行硅丙乳液聚合反应得到的有机硅改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸酯的含量为乳液复合物质量的40% 45%，乙烯基三乙氧基硅烷的含量为乳液复合物质量的10% 12%所述的纳米材料改性阻燃体系是由纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵组成；纳米Ti02的质量含量为0.9% 1.2%，三聚氰胺的质量含量为9. 16.8%，季戊四醇的质量含量为5% 10%，聚磷酸铵的质量含量为25% 30%。所述的乳化剂是0P-9，所述的增塑剂是磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯的混合物，质量比为1 1. 1 1. 3。所述的增强剂是氧化锌、三氧化二锑和滑石粉三种的混合物，质量比为1. 1 1.3 1.1 1.3 1.1 1.3;所述的颜填料是钛白粉，所述的分散剂是六偏磷酸钠。所述的水性膨胀型防火涂料，采用前述的水性膨胀型防火涂料的制备方法制备而成。有益效果本发明的水性膨胀型防火涂料及其制备方法，采用有机硅改性聚丙烯酸酯乳液作为基料，用纳米材料对阻燃体系改性，通过以上组分及助剂的有效配合，大大的提高了防火涂料的成膜性、柔韧性、机械性能，同时使防火涂料又具有优异的耐候性、耐沾污性、良好的透气性和高度的疏水性，产品环保性能优良，工艺简单、原料来源充足，价格适宜、应用广泛。本发明与国内现有的技术相比，具有如下的优点
1、聚丙烯酸酯能形成光泽好而耐水的膜，粘合牢固，不易剥落；有机硅分子主链中含有高键能的Si-O键(键能高达42^J/mol)，具有抗热分解和抗氧化等性能，且有机硅分子体积大，内聚能密度低；本发明采用有机硅改性聚丙烯酸酯乳液作为基料，充分利用以上二者的优点，既具有良好的成膜性、柔韧性、卓越的机械性能，又具有优异的耐候性、耐沾污性、良好的透气性和高度的疏水性。2、纳米材料改性阻燃体系，是在防火涂料中加入纳米TiO2，添加的纳米TiO2，可阻止紫外线的作用，又由于纳米TiO2的分散性好，可形成纳米尺度互穿网络，通过“迷宫”效应提高涂料耐湿气的能力。因此，采用上述纳米材料改性的涂料，具有很好的发泡效果和防火效果。3、纳米材料改性阻燃体系是由低烟无卤阻燃材料构成，在燃烧时不会产生大量烟雾及含卤的有毒有害气体，属于清洁环保型阻燃体系。4、特别是本发明技术在制备防火涂料时，是以水为溶剂，不含有机溶剂，有机挥发份(VOC)很低，因此环保性能优良。5、本发明的制备工艺简单、聚丙烯酸酯等原料来源充足，价格适宜、应用广泛。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明一种水性膨胀型防火涂料及其制备方法作更详细的描述。实施例1 一种水性膨胀型防火涂料，由以下组分制备而成，各组分含量(总重量按100%计)为
乳液复合物30%纳米材料改性阻燃体系50%乳化剂0. 3%增塑剂0. 4%增强剂0. 6%颜填料0. 1%分散剂0. 4%水18. 2%上述原料均为市售商品。该实施方案的制备方法将一定量的水和六偏磷酸钠放入反应釜中，低速搅拌，然后依次加入纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵制成溶液。另外取一部分水，加入乳化剂0P-9，高速搅拌成均勻乳液。将以上水溶液和乳液合并，然后逐步加入磷酸三甲苯酯、 β -三氯乙烯磷酸酯，氧化锌、三氧化二锑和滑石粉，钛白粉，最后加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液，高速搅拌1 池后，用球磨机研磨至细度小于60um，即可得到防火涂料的成品。产品的主要性能指标容器中的状态无结块、粘稠流体，
表干时间1小时，耐水性超过120小时，粘结强度/MPa :0. 48抗压强度/MPa:1.6导热系数/w· (m. k) ―1 0. 086附着力2级-1级，耐火涂层厚度/mm: 13耐火极限/h 大于3小时实施例2 —种水性膨胀型防火涂料，由以下组分制备而成，各组分含量(总重量按100%计)为
乳液复合物35%纳米材料改性阻燃体系49%乳化剂0. 3%增塑剂0. 4%增强剂0. 5%颜填料0. 1%分散剂0. 5%水14. 2%上述原料均为市售商品。该实施方案的制备方法将一定量的水和六偏磷酸钠放入反应釜中，低速搅拌，然后依次加入纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵制成溶液。另外取一部分水，加入乳化剂0P-9，高速搅拌成均勻乳液。将以上水溶液和乳液合并，然后逐步加入磷酸三甲苯酯、 β -三氯乙烯磷酸酯，氧化锌、三氧化二锑和滑石粉，钛白粉，最后加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液，高速搅拌1 池后，用球磨机研磨至细度小于60um，即可得到防火涂料的成品。产品的主要性能指标容器中的状态无结块、粘稠流体，表干时间1小时，耐水性超过120小时，粘结强度/MPa 0. 46抗压强度/MPa:1. 7导热系数/w. (m. k) -1 0. 085附着力2级-1级，耐火涂层厚度/mm 13. 3耐火极限/h:大于3小时实施例3 —种水性膨胀型防火涂料，由以下组分制备而成，各组分含量(总重量按100%计)为
乳液复合物38%，纳米材料改性阻燃体系49%，乳化剂0.4%，增塑剂0.3%，增强剂0.5%，颜填料0. 05%,分散剂0.4%，水11.35%;上述原料均为市售商品。该实施方案的制备方法将一定量的水和六偏磷酸钠放入反应釜中，低速搅拌，然后依次加入纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵制成溶液。另外取一部分水，加入乳化剂0P-9，高速搅拌成均勻乳液。将以上水溶液和乳液合并，然后逐步加入磷酸三甲苯酯、 β -三氯乙烯磷酸酯，氧化锌、三氧化二锑和滑石粉，钛白粉，最后加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液，高速搅拌1 池后，用球磨机研磨至细度小于60um，即可得到防火涂料的成品。产品的主要性能指标容器中的状态无结块、粘稠流体，表干时间1小时，耐水性超过120小时，粘结强度/MPa 0. 44，抗压强度/MPa:1.9，导热系数/w. (m. k) ―1 0. 086，附着力2级-1级，耐火涂层厚度/mm :12. 8，耐火极限/h 大于3小时。
权利要求
1.ー种水性膨胀型防火涂料的制备方法，其特征在干，首先按以下质量百分比称量各 物质乳液复合物30% 40%;纳米材料改性阻燃体系40 % 58 % ；乳化剂0.3% 0.6%;增塑剂0.2% 0.4%;增强剂0.4% 0.8%;颜填料0.1 0.15%;分散剂0.2% 0.6%;水余量；所述的乳液复合物是利用含有不饱和双键的硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷 (A-151)，在引发剂过硫酸铵(APQ作用下，过硫酸铵含量为占乳液复合物质量的2. 5% 4. 5%，与聚丙烯酸酯进行硅丙乳液聚合反应得到的有机硅改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸 酷的含量为乳液复合物质量的40% 45%，乙烯基三乙氧基硅烷的含量为乳液复合物质 量的10% 12% ；所述的纳米材料改性阻燃体系是由纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵組成；纳 米Ti02的质量含量为0. 9% 1. 2%，三聚氰胺的质量含量为9. 16. 8%，季戊四醇的 质量含量为5% 10%，聚磷酸铵的质量含量为25% 30% ；按原料配比称取各组分，然后，将所述水的50-70%和分散剂放入反应容器中，搅拌，然 后依次加入纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵制成溶液；另外取剰余的水，加入乳化剤，搅拌成均勻乳液；将以上溶液和乳液合并，然后逐步加入增塑剂、增强剂、颜填料，最后加入乳液复合物， 搅拌后，用球磨机研磨至细度小于60um，即可得到水性膨胀型防火涂料的成品。
2.根据权利要求1所述的，制备所述溶液的过程中，搅拌的速度为600 700r/min，制 备所述均勻乳液的过程中，搅拌速度为1200 1300r/min，制备成品的过程中，搅拌速度为 1300 1400r/min，搅拌时间为1 2h。
3.—种水性膨胀型防火涂料，其特征在干，各原料组分的质量百分比含量如下乳液复合物30% 40%;纳米材料改性阻燃体系40 % 58 % ；乳化剂0.3% 0.6%;增塑剂0.2% 0.4%;增强剂0.4% 0.8%;颜填料0.1 0.15%;分散剂0.2% 0.6%;水余量。
4.根据权利要求3所述的水性膨胀型防火涂料，其特征在干，所述的乳液复合物是利 用含有不饱和双键的硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)，在引发剂过硫酸铵(APS) 作用下，过硫酸铵含量为占乳液复合物质量的2. 5% 4. 5%，与聚丙烯酸酯进行硅丙乳 液聚合反应得到的有机硅改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸酯的含量为乳液复合物质量的40% 45%，乙烯基三乙氧基硅烷的含量为乳液复合物质量的10% 12%
5.根据权利要求3所述的水性膨胀型防火涂料，其特征在于，所述的纳米材料改性阻燃体系是由纳米TiO2、三聚氰胺、季戊四醇和聚磷酸铵组成；纳米Ti02的质量含量为0.9% 1.2%，三聚氰胺的质量含量为9. 16.8%，季戊四醇的质量含量为5% 10%，聚磷酸铵的质量含量为25% 30%。
6.根据权利要求4所述的水性膨胀型防火涂料，其特征在于，所述的乳化剂是0P-9，所述的增塑剂是磷酸三甲苯酯和β-三氯乙烯磷酸酯的混合物，质量比为1 1.1 1.3。
7.根据权利要求3-6任一项所述的水性膨胀型防火涂料，其特征在于，所述的增强剂是氧化锌、三氧化二锑和滑石粉三种的混合物，质量比为1.1 1.3 1.1 1.3 1.1 1.3 ；所述的颜填料是钛白粉，所述的分散剂是六偏磷酸钠。
8.根据权利要求7所述的水性膨胀型防火涂料，其特征在于，采用权利要求1所述的水性膨胀型防火涂料的制备方法制备而成。
全文摘要
本发明公开了一种水性膨胀型防火涂料及其制备方法，所述的防火涂料由以下组分制备而成乳液复合物30％～40％，纳米材料改性阻燃体系40％～58％，乳化剂0.3％～0.6％，增塑剂0.2％～0.4％，增强剂0.4％～0.8％，颜填料0.1％～0.15％，分散剂0.2％～0.6％，水余量。与现有技术相比，本发明具有环保性能优良，工艺简单、原料来源充足，价格适宜、应用广泛等优点。
文档编号C09D5/18GK102329549SQ20111017245
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者吴道新, 杨正辉, 杨浮安, 田涛, 邓群星, 陈鹏 申请人:湖南新纪元消防工程有限公司