[发明专利]一种环保型防火涂料及其制备方法

说明书

本发明公开一种环保型防火涂料及其制备方法，涉及建筑涂料领域。该环保型防火涂料包含以下重量百分比的原料：高分子乳液成膜物，无机成膜物，膨胀型有机阻燃剂，非膨胀型无机隔热填料，膨胀型无机隔热填料，增强纤维，纳米稀土氧化物，偶联剂，成膜助剂，分散剂，增稠剂，pH调节剂，去离子水等；其中，膨胀型有机阻燃剂为含N‑P笼型大分子膨胀型阻燃剂。该涂料防火性能优异，具有较强的膨胀倍数和防火性能，耐火时间长，且防水性能极佳。本发明还公开一种环保型防火涂料的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种环保型防火涂料及其制备方法，并具体公开了采用含N-P笼型大分子膨胀型阻燃剂作为防火功能组助剂的膨胀型防火涂料。

背景技术

防火涂料是一种功能性涂料，被广泛应用于钢结构、电缆、天花板、墙壁、隧道和飞机等诸多场所的防火保护，能够保护易燃基材，阻滞火灾的迅速蔓延。

防火涂料根据基料不同，可分为无机防火涂料和有机防火涂料。无机防火涂料主要依靠材料本身的难燃性进行防火，不会膨胀发泡，由于密度轻，热导率小，耐火性能好，根据涂层厚度不同，可满足1-2h甚至更长时间的耐火要求。但纯无机物构成的防火涂料，容易出现硬而脆、产生龟裂脱落等不利情况。有机防火涂料能够膨胀发泡，形成隔热防火层，其理化性能较好，但是成本也比无机防火涂料更高。有机-无机复合高性能防火涂料兼具有机型和无机型防火涂料的特点，通过有机组分和无机组分的协同作用，不仅有利于涂膜耐水性能、耐冲击、耐人工老化性能的提升，提高漆膜的附着力，也有利于降低涂料的生产成本。

常用的膨胀型有机阻燃体系是以聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的经典体系，聚磷酸铵作为脱水成炭催化剂即酸源，其对防火涂料的防火性能至关重要，就耐水性而言，国内的聚磷酸铵受自身的水溶性影响，容易吸潮，国外的聚磷酸铵虽然耐水性较好，但是成本很高。而且聚磷酸铵受自身的聚合度、pH值等因素影响易造成防火涂料涂层开裂、塌泡。另外，在温差较大的地区，使用聚合度较低的聚磷酸铵会导致涂层表面析出白色粉末，影响防火涂料的性能。

现有技术中，四川卓安消防材料有限公司在专利CN103113775A公开了含N-P笼形大分子膨胀型阻燃剂及其制备工艺，该阻燃剂有效的解决了传统三源材料分散不均匀的缺陷，聚合度高、耐水性高，可以形成蜂窝状致密碳层。在此基础上，海龙核材科技(江苏)有限公司进行了大量的研发实践，在专利CN104726017A中公开了一种环保型双组分耐高温防火涂料，该防火涂料由A、B组分组成，A组分含有羟基硅油阻燃剂、成磁填料、陶瓷化助剂以及其他保温隔热填料；B组分含有交联剂、偶联剂、催化剂，使用时，将A组分与B组分按质量比10:1混合，于10～50℃固化成膜，该发明不含有有机溶剂，具有遇火膨胀性能好、膨胀炭化层强度高、防火时效长等特点，涂层的隔热耐高温性好，耐温性达800℃以上。同时，该公司在CN104496499A中还提供了一种厚型钢结构用防火涂料，该涂料由防火填料、阻燃剂、主粘合剂、辅助粘合剂、防水剂、云母粉组成，该涂料提高了钢结构防火涂料的粘合性能，同时优化了阻燃剂的使用量，保证了厚型钢结构防火涂料的长久耐火性能；加入防水剂等其他助剂，提高了钢结构防火涂料的耐水抗渗性能和耐候性能。

但是，上述技术均未涉及薄型防火涂料，更没有涉及水性薄型防火涂料的研发和使用。发明人将该含N-P笼形大分子膨胀型阻燃剂用于水性乳液为粘合剂的水性薄型防火涂料中发现，一般配方中，该涂料的防水性具有一定的提高，但是其评价防火性能的重要参数发泡倍数与聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的经典体系相比具有一定的差距。分析认为该阻燃剂防火性能不理性的原因可能是采用磷酸与季戊四醇形成季戊四醇磷酸酯并最终形成季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐。虽然相对于聚磷酸和聚磷酸铵，该阻燃剂的稳定性提升改善了防火涂料的防水性，但是也意味着在火灾的高温中，脱水成炭催化剂在燃烧加热时生成酸如磷酸或磷酸酯的反应速率由于阻燃剂的稳定性而大大降低，导致酸源不足影响了成炭剂脱水炭化。申请人经过大量的实验探索发现将该阻燃剂与稀土氧化物配合使用使得水性薄型防火涂料的膨胀倍率具有明显提升，尤其是当稀土氧化物的粒径达到纳米级。据推测，应当是氧化物对该阻燃剂的分解具有一定的催化作用，提高了其生成磷酸或磷酸酯的效率。

发明内容