一种节能防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种节能防火涂料及其制备方法。按重量份计，所述节能防火涂料包括阻燃剂20‑30份、碳化剂7‑12份、发泡剂7‑12份、无机空心材料9‑15份、钛白粉10‑22份、交联剂31‑43份、抗老化剂3‑5份、氢氧化镁2‑5份、硅藻土2‑5份。本发明专利技术提供的节能防火涂料不但具备节能涂料的太阳热反射、隔热、防水、防腐，同时具备防火涂料的自熄、阻燃、遇到火灾涂料膨胀形成致密隔热保护层等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涂料及其制备方法，具体涉及一种同时具备节能和防火两种功能的涂料及其制备方法。
技术介绍
目前国内外常温储罐和常温长输管线都是采用改性丙烯酸隔热涂料，这种涂料可以把太阳光充分反射，减少给罐内或者管道内介质传热，减少物料挥发。但是这种材料存在不防火、不环保等缺点。国内外很多案例是当罐区或者长输管线发生火灾时，罐受火焰炙烤倒塌泄漏着火，长输管线受热变形断裂泄漏着火，严重时发生爆炸，给企业造成重大的损失。而钢结构防火涂料只是具备发生火灾时延缓设备着火爆炸给救灾带来抢救时间，它不具备反射太阳热功能。目前德国汉高和荷兰国际牌都在致力于节能自洁材料研发，采用氟碳纳米自洁节能材料。研究开发出防火、节能、环保、自洁贮罐和管道表面涂料，可以大大降低事故状态下贮罐和常温管道外部着火炙烤而倒塌爆炸，降低企业的损失，提高企业生产安全系数。另外该涂料还可以替代传统的防火涂料，可以节省现场施工和材料费用。并且随着国家强制要求高层建筑要高效节能，这种新型材料完全可以取代目前只有节能单一功能的建筑涂料和聚苯乙烯泡沫(EPS)等材料做成的保温板，它可以有效节能而且可以防火，当一旦发生火灾时可以给消防官兵创造最佳的救火时效，把火灾的损失降到最低，从而保护人民的生命财产。目前国内外功能涂料有非常多种，但是所有涂料都不可能同时具备防火和节能两种功能。节能涂料只具备节能，防水，防渗等功能但是不具备防火功能；而防火涂料只是具备防火，防水、防渗等功能但是不具备节能功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足之处而提供了一种同时具备节能和防火两种功能的涂料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案：一种节能防火涂料，按重量份计，所述节能防火涂料包括阻燃剂20-30份、碳化剂7-12份、发泡剂7-12份、无机空心材料9-15份、钛白粉10-22份、交联剂31-43份、抗老化剂3-5份、氢氧化镁2-5份、硅藻土2-5份。本专利技术所述节能防火涂料中，其中所含有的阻燃剂、碳化剂、发泡剂、钛白粉、氢氧化镁和硅藻土形成防火基料，而其中的无机空心材料、氢氧化镁、抗老化剂、钛白粉形成反热辐射基料，从而使得本专利技术的涂料同时具备节能和防火两种功能。本专利技术的节能防火涂料，具有自熄性＜1S的功能，主要通过以下物质的作用实现：1、阻燃剂，当火灾发生时，其中的阻燃剂可以脱出大量的水，使含羟基的有机物进行脱水反应生成不饱和主链，再由环化架桥反应形成碳化层，碳化层在高温隔氧等条件下可进一步石墨化；2、碳化剂是形成三维空间结构且不易燃烧的泡沫碳化层的物质基础，对泡沫碳化层起骨架作用；3、发泡剂是当涂层遇热时能释放出不燃气体，发泡剂受热分解放出氨气，氨气既可稀释氧气浓度，又有很好的隔氧、隔热作用，能有效地阻止燃烧的继续进行；4、阻燃剂和氢氧化镁、钛白粉及硅藻土在多功能节能防火涂料中起“协效系统”，起到类似纤维材料的增强作用，使熔融体系的粘度变大，发泡更加均匀，体系成碳固化后获得更高的强度，涂料的防火性能迅速上升，使纳米粒子与碳质层中碳-碳交联网络，碳-磷键交联网络等形成的互穿网络使碳层结构增强，使防火涂料的膜层强度，致密度和碳层强度都有所增加，阻燃隔热性能大大提高。作为本专利技术所述节能防火涂料的优选实施方式，所述阻燃剂为磷酸氢铵；作为本专利技术所述节能防火涂料的优选实施方式，所述碳化剂为季戊四醇；作为本专利技术所述节能防火涂料的优选实施方式，所述发泡剂为三聚氰胺。作为本专利技术所述节能防火涂料的优选实施方式，所述抗老化剂为水性环氧树脂。作为本专利技术所述节能防火涂料的优选实施方式，所述钛白粉为金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉的混合物。当所述钛白粉选择金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉的混合物时，使得所述钛白粉的反射系数≥80％，折光指数2.8，辐射率ε＞0.9，当它吸收了辐射热能而改变和加剧了其分子内部的运动，从而使粒子能态级产生从高到低的热发射，从而降低被辐射物的温度。作为本专利技术所述节能防火涂料的优选实施方式，所述无机空心材料为中空/真空玻璃微珠、中空/真空陶瓷微粒、改性中空/真空玻璃微珠、改性中空/真空陶瓷微粒中的至少一种；所述无机空心材料的粒度为200-800目。作为本专利技术所述节能防火涂料的更优选实施方式，所述无机空心材料为不同粒度的混合物，例如，所述无机空心材料为粒度200目、500目和800目的混合物，且其中200目的占20％，500目的占50％，800目的占30％。作为本专利技术所述节能防火涂料的更优选实施方式，所述无机空心材料为改性中空/真空玻璃微珠。更优选地，所述改性中空玻璃微珠为有机硅烷偶联剂改性中空/真空玻璃微珠，用有机硅烷偶联剂改性中空/真空玻璃微珠的具体过程如下：用超声波分散机或高速分散机对中空玻璃微珠进行15-20min分散，使用高速分散机搅拌速率控制在1000r/min以上。再将硅烷偶联剂KH550搅拌均匀后倒入分散好的玻璃微珠中，再次搅拌分散15-20min即得改性有机硅烷偶联剂改性中空真空玻璃微珠。作为本专利技术所述节能防火涂料的更优选实施方式，所述无机空心材料为中空/真空特种陶瓷微粒。本专利技术所述节能防火涂料中，所含的无机空心材料在其中作为隔热填料，主要有以下几方面的作用：(1)利用其特有的球形中空结构中的无数空腔形成隔热层来阻止热传导；(2)它具有一定的填充作用，能减少涂料中基料用量，降低涂料中VOC含量；(3)提高涂料的流平性，改善涂膜的硬度；(4)提高涂膜的耐污性和耐黄变性能。本专利技术所述节能防火涂料中，其中的硅藻土具有多孔特性，使其导热系数为0.17W/m.k，具有很好的绝热性能。作为本专利技术所述节能防火涂料的优选实施方式，所述交联剂为氟碳有机硅改性丙烯酸乳液，所述氟碳有机硅改性丙烯酸乳液采用以下方法制备而成：(a)在加热搅拌反应釜中加入乳化剂聚氧乙烯壬基酚醚1-5重量份、乳化剂月桂酸聚氧乙烯(9)酯1-5重量份、去离子20重量份及引发剂K2S2O82-5重量份，边搅拌边升温加热，然后缓慢加入丙烯酸丁酯10-15重量份、甲基丙烯酸甲酯10-15重量份和功能单体丙烯酸-β-羟丙酯的混合体3重量份，乳化1小时，得预聚体乳液；(b)在装有冷凝装置的反应釜中加入去离子水30重量份，乳化剂聚氧乙烯壬基酚醚1-5重量份、乳化剂月桂酸聚氧乙烯(9)酯1-5重量份，升温至50℃后缓慢加入丙烯酸丁酯10-15重量份、甲基丙烯酸甲酯混合单体10-15重量份，乳化完全后加入2-5重量份引发剂K2S2O8，得种子乳液；(c)将步骤(b)所得的种子乳液升温至80℃，待种子乳液变蓝后，再滴加步骤(a)所得的预聚体乳液，当预聚体乳液向种子乳液滴加还剩下1/3时，向反应釜加入水解抑制剂乙二醇0.1-0.5重量份，然后缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷8-15重量份和甲基丙烯酸六氟丁酯3-5重量份，与预聚体乳液同时滴加完毕，保温熟化1h，降温，调节pH值至中性后出料，即得氟碳有机硅改性丙烯酸乳液。当本专利技术所述节能防火涂料采用上述所述氟碳有机硅改性丙烯酸乳液为交联剂时，有机硅树脂主链为Si-O键，键能为452kJ/mol，而一般乳液主链是C-C键，键能为356kJ/mol，因此氟碳有机硅改性丙烯酸乳液能有效抵御紫外线对涂膜的光氧降解，同时分子对称性高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能防火涂料，其特征在于，按重量份计，所述节能防火涂料包括阻燃剂20‑30份、碳化剂7‑12份、发泡剂7‑12份、无机空心材料9‑15份、钛白粉10‑22份、交联剂31‑43份、抗老化剂3‑5份、氢氧化镁2‑5份、硅藻土2‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种节能防火涂料，其特征在于，按重量份计，所述节能防火涂料包括阻燃剂20-30份、碳化剂7-12份、发泡剂7-12份、无机空心材料9-15份、钛白粉10-22份、交联剂31-43份、抗老化剂3-5份、氢氧化镁2-5份、硅藻土2-5份。2.根据权利要求1所述的节能防火涂料，其特征在于，所述阻燃剂为磷酸氢铵。3.根据权利要求1所述的节能防火涂料，其特征在于，所述碳化剂为季戊四醇。4.根据权利要求1所述的节能防火涂料，其特征在于，所述发泡剂为三聚氰胺。5.根据权利要求1所述的节能防火涂料，其特征在于，所述无机空心材料为中空/真空玻璃微珠、中空/真空陶瓷微粒、改性中空/真空玻璃微珠、改性中空/真空陶瓷微粒中的至少一种；所述无机空心材料的粒度为200-800目。6.根据权利要求1所述的节能防火涂料，其特征在于，所述交联剂为氟碳有机硅改性丙烯酸乳液，所述氟碳有机硅改性丙烯酸乳液采用以下方法制备而成：(a)在加热搅拌反应釜中加入乳化剂聚氧乙烯壬基酚醚1-5重量份、乳化剂月桂酸聚氧乙烯(9)酯1-5重量份、去离子水20重量份及引发剂K2S2O82-5重量份，边搅拌边升温加热，然后缓慢加入丙烯酸丁酯10-15重量份、甲基丙烯酸甲酯10-15重量份和功能单体丙烯酸-β-羟丙酯的混合体3重量份，乳化1小时，得预聚体乳液；(b)在装有冷凝装置的反应釜中加入去离子水30重量份，乳化剂聚氧乙烯壬基酚醚1-5重量份、乳化剂月桂酸聚氧乙烯(9)酯1-5重量份，升温至50℃后缓慢加入丙烯酸丁酯10-15重量份、甲基丙烯酸甲酯混合单体10-15重量份，乳化完全后加入2-5重量份引发剂K2S2O8，得种子乳液；(c)将步骤(b)所得的种子乳液升温至80...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耿文，
申请(专利权)人：广州市环康机电工程安装有限公司，广东中裕能源发展有限公司，陈耿文，
类型：发明
国别省市：广东;44