本发明涉及室内涂料技术领域，特别是涉及一种水性吸音隔热防火涂料及其制备方法。
背景技术：
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。按用途和使用对象的不同可分为：饰面型防火涂料、电缆防火涂料、钢结构防火涂料、预应力混凝土楼板防火涂料等。其中饰面型防火涂料在建筑涂料行业越来越受重视。但目前装饰墙面防火涂料多注重装饰效果，防火效果不太理想。
在国内建筑装饰法规中，对墙面涂料的要求即gb/t9756-2001中只明确了内墙涂料理化性能指标，并未提及防火要求；而国内消防法规对饰面型防火涂料的要求即gb12441-1998也只规定了防火性能指标，而其理化指标与gb/t9756-2001中规定的各项指标相去甚远。这样一来造成市面上的防火饰面型涂料理化性能指标和防火性不能兼顾，而且部分涂料所用原料不环保，遇火燃烧更会产生高浓度的有机挥发物(vocs)，甚至冒出黑烟，这对处于火灾中的受害者及救援人员非常不利。如何在提高墙面涂料防火阻燃性能的同时又不失装饰效果和环保健康性能是本领域亟待解决的技术难题。
而且，现有涂料基本没有隔音、隔热功能，现在生活环境中的噪音污染越来越严重，为了拥有一个安静的生活环境，需要对住房进行隔音处理。随着涂料行业的发展，隔音涂料应运而生。现有隔音涂料采用纳米多层结构材料，将环保水性涂料分子材料夹在中间，整个中间膜均匀地分布了具有隔音效果的微粒子，通过减少投射的声波能量，从而起到隔音的作用。但目前的隔音涂料具有隔音效果差、涂料中的溶剂易挥发的缺点，不仅影响隔音效果，还造成了环境污染。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种水性吸音隔热防火涂料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种水性吸音隔热防火涂料，以质量份计，包括如下组分：
进一步地，所述润湿剂为非离子型低泡效果的烷基聚氧乙烯醚，如陶氏的bd-109、科莱恩的lcn407。
进一步地，所述消泡剂为二氧化硅型消泡剂，如布莱克本的cf-246，科宁的nxz、f-111等，颜填料有效分散并形成一个稳定的、无气泡、无缩孔的涂料体系。
进一步地，所述增稠剂a为羟乙基纤维素，防止重质颜填料的沉降，为涂料体系引入屈服值及触变性，如亚仕兰羟乙基纤维素等；增稠剂b为聚氨酯增稠剂；所述流平剂为搭配非离子聚氨酯增稠流平剂。两种增稠剂配合使用，有效的调整涂料在低、中、高剪切速率下的流变行为，以获得流平性好，不流挂、存储稳定性好、施工性好的内墙涂料。
进一步地，所述杀菌防霉剂为2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮苯并咪唑、异噻唑衍生物、羟甲基脲1，6二羟基-2-5二氧杂环己烷中的一种或几种的组合，其作用是防止涂料存储过程中的腐化变质及涂装后的涂膜长霉。
进一步地，所述防冻剂为乙二醇或丙二醇；所述ph值稳定剂为市售2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述成膜助剂为醇酯十二。这些助剂主要增加涂料的冻融稳定性，帮助成膜及调节ph值以增加涂料体系的稳定性。
进一步地，钛白粉为金红石型钛白粉。
本发明还提供了一种上述的水性吸音隔热防火涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预凝浆制备：将去离子水加入分散缸中，开始搅拌，在低速搅拌时缓慢加入润湿剂、分散剂、增稠剂a，然后分散3-5min；
(2)预混合：提高分散速度，将防冻剂、消泡剂、成膜助剂、ph值稳定剂按顺序依次加入分散缸中，搅拌10-15min；
(3)高速分散：加入钛白粉、多孔粉石英、珍珠岩，高速分散时间为30-40min，颜填料在高速剪切力的作用下，被分散成原级粒子，并在润湿分散体系下获得了稳定状态；
(4)调漆：加入vae乳液、增稠剂b、流平剂、杀菌防霉剂，加入时进行搅拌，搅拌时间为10-15min，制得水性吸音隔热防火涂料。
进一步地，在步骤(1)中，所述低速搅拌速率为400-500r/min；在步骤(2)中，所述分散速率为500-700r/min。
进一步地，在步骤(3)中，所述高速分散速率为1500-1800r/min；在步骤(4)中，搅拌速率为900-1000r/min。
本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的水性吸音隔热防火涂料，选用天然的无机材料，无味、无污染、无刺激性，并且防火性能佳，不易变形，不怕挤压、冲撞，强度高，不脱落、起鼓，环保又安全实用；所采用的vae乳液为环保材料，加入的比例合理，使制得的产品耐黄变、耐曲折、不起鼓。本发明中提供的环保型墙面装饰防火涂料，制备方法简单，易于操作，便于施工，不需要粘结剂可以直接将其涂抹在各类基层墙体，粘结牢固、不开裂、墙体使用寿命长。
本发明钛白粉一方面作为颜填料，一方面可以对热辐射起到很好的反射作用，有着超高的反射率，能减少热量的累积，在涂料中起到隔热的作用。
多孔粉石英自然粒径细，5um左右，颗粒分布均匀，比表面积大(8.3m2/g)，外形结构近似球状和无棱角状，其表面全是纳米级的介孔，平均孔径约为8.8nm(纳米)，具有隔声、隔热特征。它的球形和无菱角形状可以提供比片状、针状及不规则形状填充物粒子更好的流动性，使涂料具有各向同性，使应力分散均匀，能减少涂层因热胀冷缩产生的应力开裂。本发明引入多孔粉石英，通过调配乳液、颜填料及助剂的比例制备得隔热保温性能优良、环境友好的保温功能涂料，通过对该隔热保温涂料层隔热效果的实验，以多孔粉石英制备的涂料具有明显的保温隔热性能、隔热性能强等优点。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。
实施例1
本发明的一种水性吸音隔热防火涂料，所述水性吸音隔热防火涂料包括按质量百分比的如下组分组成：
所述润湿剂为非离子型低泡效果的烷基聚氧乙烯醚，如陶氏的bd-109，科莱恩的lcn407，本实施例选用陶氏的bd-109；
所述增稠剂为羟乙基纤维素，防止重质颜填料的沉降，为涂料体系引入屈服值及触变性，如亚仕兰的250hbr；增稠剂b为聚氨酯增稠剂；所述流平剂为搭配非离子聚氨酯增稠流平剂，如陶氏公司的rm2020或rm2050d，本实施例选用rm2020。两种增稠剂配合使用，有效的调整涂料在低、中、高剪切速率下的流变行为，以获得流平性好，不流挂、存储稳定性好、施工性好的内墙涂料。
所述杀菌防霉剂为pvrogiven公司的2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮苯并咪唑，其作用是防止涂料存储过程中的腐化变质及涂装后的涂膜长霉。
所述防冻剂为乙二醇；所述ph值稳定剂为市售的amp-95；所述成膜助剂为醇酯十二。这些助剂主要增加涂料的冻融稳定性，帮助成膜及调节ph值以增加涂料体系的稳定性。
本发明配方中使用vae乳液，vae乳液使涂料本身的粘结性更加优异。
本发明所述的水性吸音隔热防火涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)预凝浆制备：将去离子水加入分散缸中，开始搅拌，在低速搅拌时缓慢加入润湿剂、分散剂、增稠剂a，然后分散4min；
(2)预混合：提高分散速度，将防冻剂、消泡剂、成膜助剂、ph值稳定剂按顺序依次加入分散缸中，搅拌13min；
(3)高速分散：加入钛白粉、多孔粉石英、珍珠岩，高速分散时间为35min，上述颜填料在高速剪切力的作用下，被分散成原级粒子，并在润湿分散体系下获得了稳定状态；
(4)调漆：加入vae乳液、增稠剂b、流平剂、杀菌防霉剂，加入时进行搅拌，搅拌时间为13min，制得水性吸音隔热防火涂料。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：本发明的一种水性吸音隔热防火涂料，所述水性吸音隔热防火涂料包括按质量百分比的如下组分组成：
所述杀菌防霉剂为pvrogiven公司的2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮苯并咪唑、异噻唑衍生物、羟甲基脲1，6二羟基-2-5二氧杂环己烷中三种的组合。
所述防冻剂为丙二醇。
本发明所述的水性吸音隔热防火涂料的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中预凝浆制备：将去离子水加入分散缸中，开始搅拌，在低速搅拌时缓慢加入润湿剂、分散剂、增稠剂a，转速设置450r/min，然后分散3min；
在步骤(2)中预混合：提高分散速度，将防冻剂、消泡剂、成膜助剂、ph值稳定剂按顺序依次加入分散缸中，转速设置550r/min，搅拌5min；
在步骤(3)中高速分散：加入钛白粉、多孔粉石英、珍珠岩，转速设置1800r/min，高速分散时间为30min，上述颜填料在高速剪切力的作用下，被分散成原级粒子，并在润湿分散体系下获得了稳定状态；
在步骤(4)中调漆：加入vae乳液、增稠剂b、流平剂、杀菌防霉剂，加入时进行搅拌，搅拌时间为15min，转速设置950r/min，制得水性吸音隔热防火涂料。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：本发明的一种水性吸音隔热防火涂料，所述水性吸音隔热防火涂料包括按质量百分比的如下组分组成：
所述杀菌防霉剂为异噻唑衍生物、羟甲基脲1，6二羟基-2-5二氧杂环己烷中的两种的组合。
本发明所述的水性吸音隔热防火涂料的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中预凝浆制备：将去离子水加入分散缸中，开始搅拌，在低速搅拌时缓慢加入润湿剂、分散剂、增稠剂a，转速设置400r/min，然后分散5min；
在步骤(2)中预混合：提高分散速度，将防冻剂、消泡剂、成膜助剂、ph值稳定剂按顺序依次加入分散缸中，转速设置650r/min，搅拌10min；
在步骤(3)中高速分散：加入钛白粉、多孔粉石英、珍珠岩，转速设置1700r/min，高速分散时间为40min，上述颜填料在高速剪切力的作用下，被分散成原级粒子，并在润湿分散体系下获得了稳定状态；
在步骤(4)中调漆：加入vae乳液、增稠剂b、流平剂、杀菌防霉剂，加入时进行搅拌，搅拌时间为10min，转速设置900r/min，制得水性吸音隔热防火涂料。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，对比例1将多孔粉石英等量替换为石英粉。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，对比例2未加入珍珠岩。
对实施例1-3及对比例2所制得的水性吸音隔热防火涂料进行测试，测试方法如下：
理化性能试验(除耐湿热性试验外)用基材应符合gb/t1727的规定要求。耐湿热性试验基材为透明有机玻璃板，尺寸约为150mm×70mm×1mm。防火性能试验用基材符合gb12441-2018的规定。难燃性试验基材的尺寸应符合gb/t8625的要求，其他防火性能试验用基材的尺寸符合gb12441-2018的规定。理化性能试件的制备应按gb/t1727规定的方法进行。
理化性能试件在温度(23±2)℃、相对湿度50％±5％的环境条件下状态调节48h。防火性能试件经涂刷达到规定的湿涂覆比值后，应在温度(23±2)℃、相对湿度50％±5％的环境条件下调节至质量恒定(相隔24h两次称量，其质量变化不大于±0.5％)。
检测结果如表1所示。
表1
从表1中可以看出，本发明所述的水性吸音隔热防火涂料形成的涂层，具有防火隔热性能好、耐候性、储存稳定的优点，符合gb12441-2018《饰面型防火涂料》各项性能标准。
对实施例1-3及对比例1-2所述的水性吸音隔热防火涂料进行加强吸音隔热试验，试验方法如下，在密闭恒温20℃的立方体房间内，以木板平分为两部分a和b，在木板上刷涂2mm厚度的水性吸音隔热防火涂料，在靠近木板两侧10cm处进行测量，分别计算木板左、中、右三处平均值，测试开始时，在a部分升温至30℃，并紧贴木板播放60db音源，测试结果如表2所示。
表2
通过表2可以看出，本发明所述的水性吸音隔热防火涂料具有良好的隔热吸音效果。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。