一种纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料及其制造方法。采用研磨工艺将聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺及其他助剂研磨分散制得中间体，再加入水性乳液及其他助剂低速研磨分散得到第二阶段亚稳定状态的中间体，最后加入特殊填料-纳米中空硅酸钙搅拌制得防火涂料。氢氧化镁可使涂料产生的膨胀炭层形成特殊网络结构，拓宽炭层的耐火极限。采用纳米型中空硅酸钙作为填料，使炭质泡沫层强度得到提高，延长了涂料的耐火极限，也使材料的粘结强度提高，改善涂料的施工性能，间接提高了材料的防火性能；共混乳液的使用改善了传统水性防火涂料耐水性能较差的缺点。用于需要做防火措施的材料表面，起到保护人民财产安全和降低损失的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于特种涂料制备
，特别涉及一种纳米中空硅酸钙填充膨胀性防火涂料及其制造方法。
技术介绍
钢结构由于其具有机械强度高、负载能力强、质量轻、占空间体积小及安装方便等优点，在当今社会建筑中的比例不断提高成为现代建筑工程领域中最为创新的建筑材料。但钢材的耐火耐热性能较差，其力学性能会随着温度的升高而显著降低，当温度达到临界点时，钢构会迅速扭曲变形，失去承载力，从而导致钢结构建筑的坍陷破坏。采用钢结构上直接涂刷防火涂料是克服钢结构建筑重大火灾安全隐患的最理想也是最经济实用的方法。传统的防火涂料一般为溶剂型，在生产施工时污染环境、有害于人体健康，同时火灾发生时会释放有毒气体危害人们的生命财产安全。而水性环保防火涂料的生产技术较高，被国外公司垄断，较高的价格限制了其在国内的应用。而国内的水性防火涂料产品的性能良莠不齐。可见，环境友好的钢结构防火涂料的研究和应用具有重大的现实意义。目前在实际应用中，非膨胀型钢结构防火涂料粘结强度差，涂层粗糙。而膨胀型防火涂料由于涂层美观，性能优异等优点受到了越来越多的关注和研究。然而，水性非膨胀型钢结构防火涂料的耐水性及耐火极限存在着一定的缺陷。比如水性防火涂料吸水后起泡，受火膨胀后碳层强度较低等。为此，相关的行业开始探索制备耐水性能更好、耐火极限时间更高的水性环保防火涂料，如专利技术专利CN104449106A公开了一种纳米膨胀型防火涂料，具有高耐水、高耐火极限等特点，适用于涂刷高耐火等级要求的钢结构；然而，使用该涂料的加工繁琐，纳米填料成本较高，须要较多的工艺才能满足该防火涂料的生产要求。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种环保水性钢结构防火涂料制备方法。本专利技术的再一目的在于提供由上述制备方法得到的环保水性钢结构防火涂料。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种环保水性钢结构防火涂料制备方法，包括如下步骤：(1)涂料第一阶段的制备：将水、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、杀菌剂、表面活性剂、Ph调节剂和氢氧化镁按质量比为15～25∶20～30∶15～25∶15～25∶0.1～0.3∶1～5∶0.05～0.1∶1～3投入到研磨机中，在100～150r/min的转速下于30～45℃研磨12小时，得到充分分散的第一阶段防火涂料中间产物；(2)涂料第二阶段的制备：将第一阶段制备的中间产物、水性乳液、增稠剂、丙二醇、杀菌剂、消泡剂和成膜助剂按质量比74～79∶15～25∶4∶0.5∶2～5∶0.5∶2～4投入到研磨机中，接着将羟乙基纤维素醚均匀地加入到上述共混物中，在50～100r/min转速下于30～45℃研磨1～2小时，得到第二阶段防火涂料中间产物；(3)中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料的制备：将步骤(2)制得的中间产物与中空硅酸钙按照100∶0.5～5的比例在高速分散剂中以1600r/min的转速搅拌1小时，即得到最终产物-中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料；步骤(1)中：所述的聚磷酸铵优选采用等离子表面处理仪进行辐照活化预处理后包裹三聚氰胺；所述的三聚氰胺优选采用硅烷偶联剂干处理3小时以上；所述的季戊四醇优选采用双官能团的季戊四醇；所述的杀菌剂优选卡松，表面活性剂优选科莱恩的triton，Ph调节剂优选陶氏AMP-95，氢氧化镁为耐火级别；步骤(2)中：所述的水性乳液可以为水性丙烯酸乳液也可以选用科莱恩DM230乳液、瓦克661、瓦克3066乳液中的一种或者几种共混；所述的增稠剂优选罗门哈斯tt-935，也可选用其他同种类型的涂料增稠剂；所述的丙二醇优选陶氏工业级，杀菌剂优选卡松，消泡剂优型号为SP-817，成膜助剂优选润宏PPH，羟乙基纤维素醚优选陶氏QP4400；步骤(3)中：所述的中空硅酸钙优选广州亿峰纳米硅酸钙，目数为800目；上述步骤中使用到到的研磨机及高速分散剂均为定制设备；一种纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料，由上述制备方法得到；本专利技术的专利技术机理：本专利技术采用研磨的工艺手段将聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺以及其他无机物与助剂经研磨机充分研磨分散制备得到防火涂料的核心可膨胀组分中间体，再加入水性乳液及其他的有机助剂成分经研磨机中低速研磨分散得到第二阶段亚稳定状态的中间体，最后加入特殊填料-纳米中空硅酸钙经高速分散机搅拌足够长时间得到纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料。本专利技术以聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺为可膨胀体系成分，保证了防火涂料的膨胀隔热性能；阻燃氢氧化镁的加入可与聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺三者受热产生的膨胀炭质泡沫层形成特殊的网络结构，拓宽炭质泡沫层的耐火极限，组织火灾产生的热量传递给钢结构部件，提高钢构件的耐热性和工作温度。本专利技术的纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料在第三阶段中独特地采用了纳米型的中空硅酸钙作为填料，一方面使得防火涂料受热形成的炭质泡沫层强度得到提高，大大地延长了防火涂料的耐火极限时间；另一方面也使得材料的粘结强度有所提高，提高了防火涂料的施工性能，间接地提高了材料的防火性能；最后共混乳液的使用配合无机物有效地改善了传统水性防火涂料耐水性能较差的缺点。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术对传统水性膨胀性防火涂料改性后涂敷在钢结构表面，涂料在发生火灾时受热膨胀，产生炭质泡沫层，阻隔热量传递给钢结构，避免了钢结构由于温度和载荷的原因导致垮塌。其中，共混乳液的采用使水性防火涂料的耐水性能得到了提高；无机填料纳米硅酸钙的加入使得传统膨胀性防火涂料的炭质泡沫层形成强度更大的网络结构，极大地延长了防火涂料的耐火极限时间。制备得到的纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料具有轻质、耐水性好、耐腐蚀、无污染、成本低、耐火极限时间长、寿命长等优点，可用于在钢结构、混凝土、功能塑料、木质材料等需要做防火措施的材料表面，起到保护人民财产安全和降低损失的作用。附图说明图1是实施例1的纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料。图2是纳米硅酸钙的电镜图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1(1)涂料第一阶段的制备：将水、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、杀菌剂、表面活性剂、Ph调节剂和氢氧化镁按质量比为20∶39∶17∶17∶0.5∶3∶0.5∶3投入到研磨机中，在100r/min的转速下于30℃研磨12小时，得到充分分散的第一阶段防火涂料中间产物；(2)涂料第二阶段的制备：将第一阶段制备的中间产物、水性乳液、增稠剂、丙二醇、杀菌剂、消泡剂和成膜助剂按质量比60∶19∶2∶7∶1∶1∶10投入到研磨机中，接着将羟乙基纤维素醚均匀地加入到上述共混物中，在50r/min转速下于30℃研磨1小时，得到第二阶段防火涂料中间产物；(3)中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料的制备：将步骤(2)制得的中间产物与中空硅酸钙按照100∶1的比例在高速分散剂中以1600r/min的转速搅拌1小时，即得到最终产物-中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料；所得纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料的外观、粘结强度、抗干裂性和耐火极限见表1。实施例2(1)涂料第一阶段的制备：将水、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、杀菌剂、表面活性剂、Ph调节剂和氢氧化镁按质量比为25∶34∶17∶17∶0.5∶3∶0.5∶3投入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)涂料第一阶段的制备：将水、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、杀菌剂、表面活性剂、Ph调节剂和氢氧化镁按质量比为40～65∶35～60∶40～65∶35～60∶35～60∶35～60∶35～60∶35～60投入到研磨机中，在100～150r/min的转速下于30～45℃研磨12小时，得到充分分散的第一阶段防火涂料中间产物；(2)涂料第二阶段的制备：将第一阶段制备的中间产物、水性乳液、增稠剂、丙二醇、杀菌剂、消泡剂和成膜助剂按质量比54～59∶8∶8∶10～15∶10～15∶5∶54～59投入到研磨机中，接着将羟乙基纤维素醚均匀地加入到上述共混物中，在50～100r/min转速下于30～45℃研磨1～2小时，得到第二阶段防火涂料中间产物；(3)中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料的制备：将步骤(2)制得的中间产物与中空硅酸钙按照100∶0.5～5的比例在高速分散剂中以1600r/min的转速搅拌1小时，即得到最终产物‑中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)涂料第一阶段的制备：将水、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、杀菌剂、表面活性剂、Ph调节剂和氢氧化镁按质量比为40～65∶35～60∶40～65∶35～60∶35～60∶35～60∶35～60∶35～60投入到研磨机中，在100～150r/min的转速下于30～45℃研磨12小时，得到充分分散的第一阶段防火涂料中间产物；(2)涂料第二阶段的制备：将第一阶段制备的中间产物、水性乳液、增稠剂、丙二醇、杀菌剂、消泡剂和成膜助剂按质量比54～59∶8∶8∶10～15∶10～15∶5∶54～59投入到研磨机中，接着将羟乙基纤维素醚均匀地加入到上述共混物中，在50～100r/min转速下于30～45℃研磨1～2小时，得到第二阶段防火涂料中间产物；(3)中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料的制备：将步骤(2)制得的中间产物与中空硅酸钙按照100∶0.5～5的比例在高速分散剂中以1600r/min的转速搅拌1小时，即得到最终产物-中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料。2.根据权利要求1所述的纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的聚磷酸铵优选采用等离子表面处理仪进行辐照活化预处理后包裹三聚氰胺。3.根据权利要求1所述的纳米中空硅酸钙填充膨胀型防火涂料制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的三聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立强，徐保峰，
申请(专利权)人：广东百安涂料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44