一种气凝胶水性膨胀型防火涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种气凝胶水性膨胀型防火涂料及其制备方法。防火涂料按重量份包括以下组分：乳液10‑50份，膨胀型阻燃剂30‑70份，第一中和剂0.1‑10份，增塑剂1‑10份，助熔剂2‑20份，第一分散剂0.1‑10份，第一稳定剂0.1‑10份，气凝胶浆料5‑20份以及颜填料5‑60份；其中，所述乳液为核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的混合物。上述气凝胶水性膨胀型防火涂料选用有机硅改性丙烯酸酯乳液及纯丙乳液为乳液体系，其中有机硅改性丙烯酸酯乳液既具有卓越的耐候性、耐沾污性、良好的透气性和高度的疏水性等理化性能，又具有优异的膨胀效果及防火性能，纯丙乳液能够提高防火涂料附着力等机械性能，保证碳化涂层防火性能的有效发挥，防火性能好，性能稳定，容易生产。

Air coagulation glue expansion type fire retardant coating and preparation method thereof

The present invention provides one kind of air coagulation glue expansion fire retardant coating and its preparation method. According to the weight of a fireproof coating comprises the following components: 10 emulsion 50, intumescent flame retardant 30 70 copies, the first 0.1 neutralizing agent 10, plasticizer 1 Flux 2 10 copies, 20 copies, 10 copies of the first 0.1 dispersant, the first stabilizer 0.1 10, gas 20 gel slurry 5 fillers and 5 60; among them, the emulsion is a mixture of core-shell silicone modified acrylic emulsion and pure acrylic emulsion. The gas glue of intumescent fire retardant coatings using silicone modified acrylic emulsion and pure acrylic emulsion for emulsion system, in which both silicone modified acrylate emulsion has excellent weathering resistance and contamination resistance, good air permeability and hydrophobic properties such as height, but also has the expansion effect and excellent fireproof performance. Pure acrylic emulsion can improve the mechanical properties of fire retardant coating adhesion, ensure the effective fire performance of carbide coating, good fireproof performance, stable performance, easy production.

【技术实现步骤摘要】
一种气凝胶水性膨胀型防火涂料及其制备方法
本专利技术涉及防火材料领域，尤其涉及一种气凝胶水性膨胀型防火涂料及其制备方法。
技术介绍
防火涂料可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，在燃烧过程中产生了厚度为原始涂层几倍甚至几十倍的炭化层，能有效地隔绝氧气和热量，并且涂料燃烧时能产生难燃性气体，稀释可燃气体和氧气的浓度，达到防火的目的。在火灾中，大量的有毒气体和烟尘同样会使人窒息中毒而亡。因此，防火涂料的研制除了要关注涂料耐燃时间外，还需考虑有毒气体的排放量及抑烟性能。此外，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耐候性和耐水性较差，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。且在涂料的实际生产过程中，对这三种原材料必须球磨混合，导致能耗增大且生产工时延长，无形中增加生产成本。同时，在球磨过程中如果温度控制不好，容易导致球磨混合时涂料鼓泡沸腾、稠度增大，使阻燃体系严重失效，增加生产成本及难度。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种防火性能好，性能稳定，容易生产的气凝胶水性膨胀型防火涂料及其制备方法。一种气凝胶水性膨胀型防火涂料，按重量份包括以下组分：乳液10-50份，膨胀型阻燃剂30-70份，第一中和剂0.1-10份，增塑剂1-10份，助熔剂2-20份，第一分散剂0.1-10份，第一稳定剂0.1-10份，气凝胶浆料5-20份以及颜填料5-60份；其中，所述乳液为核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的混合物。在其中一个实施例中，所述核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液由乙烯基三乙氧基硅烷和苯乙烯的混合物与丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物，进行硅丙乳液聚合反应制备得到。在其中一个实施例中，所述膨胀型阻燃剂包括化合物A和化合物B，其中，所述化合物A为二乙基次磷酸铝，所述化合物B为1,2-双(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内酰磷亚胺基)乙烷、四苯基(双酚-A)二磷酸酯、四苯基间苯二酚二磷酸酯、磷酸三苯酯、二甲基磷酸酯及亚磷酸三乙基酯中的至少一种。在其中一个实施例中，所述气凝胶浆料按重量份包含：水60-90份，第二中和剂0.1-5份，第二分散剂1-10份，第二稳定剂1-10份，改性气凝胶5-30份。在其中一个实施例中，核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的质量比为10-50：1-20。在其中一个实施例中，所述颜填料为钛白、高岭土、硅灰石粉、轻钙、沉淀硫酸钡、云母、滑石粉及珍珠岩中的至少一种。一种气凝胶水性膨胀型防火涂料的制备方法，包括以下步骤：在搅拌状态下，往乳液中的加入第一中和剂，搅拌5-10min，其中所述乳液为核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的混合物；接着，在搅拌状态下加入膨胀型阻燃剂，搅拌5-10min后，再加入增塑剂、第一稳定剂及第一分散剂，搅拌5-10min；在搅拌状态下，加入气凝胶浆料、助熔剂及颜填料，搅拌20-30min，得到所述气凝胶水性膨胀型防火涂料；其中，各组分的重量分数如下：乳液10-50份，膨胀型阻燃剂30-70份，第一中和剂0.1-10份，增塑剂1-10份，助熔剂2-20份，第一分散剂0.1-10份，第一稳定剂0.1-10份，气凝胶浆料5-20份，颜填料5-60份。在其中一个实施例中，所述核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液由乙烯基三乙氧基硅烷和苯乙烯的混合物与丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物，在引发剂过硫酸钾作用下，进行硅丙乳液聚合反应制备得到。在其中一个实施例中，丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物、乙烯基三乙氧基硅烷和苯乙烯的混合物以及过硫酸钾的质量比为10-40：10-70：2-5。在其中一个实施例中，所述气凝胶浆料采用如下方法制备：在搅拌的状态下，往水中加入第二中和剂，搅拌2-5min；接着，在搅拌状态下加入第二稳定剂及第二分散剂，搅拌5-10min；然后，在搅拌状态下，加入改性气凝胶，搅拌15-30min；最后，研磨分散2-3h，得到所述气凝胶浆料。上述气凝胶水性膨胀型防火涂料选用核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液及纯丙乳液为乳液体系，其中核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液既具有卓越的耐候性、耐沾污性、良好的透气性和高度的疏水性等理化性能，又具有优异的膨胀效果及防火性能。为进一步提高涂层燃烧后的粘结强度，选用纯丙乳液进行复配，提高防火涂料附着力等机械性能，保证碳化涂层防火性能的有效发挥。克服了传统水性膨胀型防火涂料的耐水性差、耐老化性差等缺陷，防火性能好，性能稳定，容易生产。附图说明图1为一实施方式的气凝胶水性膨胀型防火涂料的制备方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，一实施方式气凝胶水性膨胀型防火涂料，按重量份包括以下组分：乳液10-50份，膨胀型阻燃剂30-70份，第一中和剂0.1-10份，增塑剂1-10份，助熔剂2-20份，第一分散剂0.1-10份，第一稳定剂0.1-10份，气凝胶浆料5-20份以及颜填料5-60份。其中，乳液为核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的混合物。其中，核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的质量比为10-50：1-20。核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液由乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)和苯乙烯(St)的混合物与丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的混合物，进行硅丙乳液聚合反应制备得到。膨胀型阻燃剂包括化合物A和化合物B。其中，化合物A可以为二乙基次磷酸铝。化合物B可以为1,2-双(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内酰磷亚胺基)乙烷、四苯基(双酚-A)二磷酸酯、四苯基间苯二酚二磷酸酯、磷酸三苯酯、二甲基磷酸酯及亚磷酸三乙基酯中的至少一种。化合物A和化合物B的质量比为1～20：1～60。膨胀型阻燃体系集碳源、酸源和气源三要素于一体，具有热稳定性好、抗表面迁移能力强、阻燃效率高、相容性好、耐光老化、不含卤素等优点。阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。无毒、无腐蚀、无污染，同时具有抑烟作用，能有效防止熔滴现象。第一中和剂可以为二甲基乙醇胺。增塑剂可以为氯化石蜡。氯化石蜡挥发性低，不燃、无臭、无毒。加热至120℃以上徐徐自行分解，能放出氯化氢气体，铁、锌等金属的氧化物会促进其分解。可降低制品成本，并降低燃烧性。助熔剂可以为氧化锑及氧化锌中的至少一种。第一分散剂可以为聚羧酸钠盐或聚丙烯酸盐的至少一种。第一稳定剂可以为环氧乙烷。气凝胶浆料按重量份包含：水60-90份，第二中和剂0.1-5份，第二分散剂1-10份，第二稳定剂1-10份以及改性气凝胶5-30份。其中，第二中和剂为二甲基乙醇胺。第二分散剂为聚丙烯酸钠盐。第二稳定剂为环氧乙烷。改性气凝胶为疏水性二氧化硅气凝胶。气凝胶中一般80％以上是空气，所以有非常好的隔热效果，在温度达到1200℃时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。是一种绝佳的高温隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气凝胶水性膨胀型防火涂料，其特征在于，按重量份包括以下组分：乳液10‑50份，膨胀型阻燃剂30‑70份，第一中和剂0.1‑10份，增塑剂1‑10份，助熔剂2‑20份，第一分散剂0.1‑10份，第一稳定剂0.1‑10份，气凝胶浆料5‑20份以及颜填料5‑60份；其中，所述乳液为核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶水性膨胀型防火涂料，其特征在于，按重量份包括以下组分：乳液10-50份，膨胀型阻燃剂30-70份，第一中和剂0.1-10份，增塑剂1-10份，助熔剂2-20份，第一分散剂0.1-10份，第一稳定剂0.1-10份，气凝胶浆料5-20份以及颜填料5-60份；其中，所述乳液为核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的混合物。2.如权利要求1所述的气凝胶水性膨胀型防火涂料，其特征在于，所述核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液由乙烯基三乙氧基硅烷和苯乙烯的混合物与丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物，进行硅丙乳液聚合反应制备得到。3.如权利要求1所述的气凝胶水性膨胀型防火涂料，其特征在于，所述膨胀型阻燃剂包括化合物A和化合物B，其中，所述化合物A为二乙基次磷酸铝，所述化合物B为1,2-双(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内酰磷亚胺基)乙烷、四苯基(双酚-A)二磷酸酯、四苯基间苯二酚二磷酸酯、磷酸三苯酯、二甲基磷酸酯及亚磷酸三乙基酯中的至少一种。4.如权利要求1所述的气凝胶水性膨胀型防火涂料，其特征在于，所述气凝胶浆料按重量份包含：水60-90份，第二中和剂0.1-5份，第二分散剂1-10份，第二稳定剂1-10份，改性气凝胶5-30份。5.如权利要求1所述的气凝胶水性膨胀型防火涂料，其特征在于，核壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液和纯丙乳液的质量比为10-50：1-20。6.如权利要求1所述的气凝胶水性膨胀型防火涂料，其特征在于，所述颜填料为钛白、高岭土、硅灰石粉、轻钙、沉淀硫酸钡、云母、滑石粉及珍珠岩中的至少一种。7.一种气凝胶水性膨胀型防火涂料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永岗，苏坤，周莲洁，王伟，温喜梅，
申请(专利权)人：青岛爱尔家佳新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37