[發(fā)明專利]無機(jī)膨脹防火涂料及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710357818.2
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107216693A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙薇;王華進(jìn);李志士;王明強(qiáng);姜清淮;王曉
• 申請（專利權(quán)）人: 海洋化工研究院有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/18;C09D7/12
• 代理公司: 北京恒和頓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11014
• 代理人: 揭玉斌,蔡志勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防火涂料領(lǐng)域，具體是一種新型高效無機(jī)膨脹防火涂料，適用于鋼結(jié)構(gòu)、非金屬結(jié)構(gòu)等表面的防火保護(hù)。

背景技術(shù)：

膨脹型防火涂料作為一種功能涂料，能夠有效防止或延緩火勢蔓延，與其他防火材料相比，具有隔熱性好、低密度、易施工、低成本、等優(yōu)點。防火涂料在常規(guī)狀態(tài)下與普通裝飾涂層無明顯差別，遇火或在高溫下，涂層迅速發(fā)泡膨脹，形成具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的隔熱碳化層，從而阻止或延緩熱量向底材的傳遞，達(dá)到提高底材的耐火極限的目的。

目前廣泛使用的防火涂料主要有兩種體系，一種是厚型非膨脹型防火涂料，主要采用水泥、膠粉作為主要成膜物，添加填料型隔熱材料，這種防火涂料主要采用無機(jī)材料體系，但防火效率低，一般使用厚度達(dá)到25mm才能提供60min的耐火保護(hù)，例如CN104650626A一種無機(jī)防火涂料。另一種防火涂料體系是超薄型膨脹型防火涂料，這種防火涂料是有機(jī)體系，主要使用有機(jī)樹脂作為成膜物，膨脹型阻燃劑由酸源、炭源和氣源構(gòu)成。例如CN100432167C膨脹型防火涂料，采用的主要組份均為有機(jī)物，這種防火涂料的優(yōu)點是防火效率高，一般2mm就可以提供60min的耐火保護(hù)。但這種涂料的缺點是采用有機(jī)體系，在施工使用過程中釋放大量有機(jī)溶劑，遇到火焰燃燒后雖然具有較好的阻火性能，但燃燒過程中有機(jī)物燃燒產(chǎn)生大量有毒有害煙氣，在實際火災(zāi)發(fā)生時這些有毒有害煙氣對人員的傷害十分危險，存在很大的安全隱患。雖然近年來研制出綠色環(huán)保型的超薄膨脹型防火涂料，采用水性樹脂做成膜物，例如專利CN104130671B一種用于鋼結(jié)構(gòu)的水性超薄膨脹型防火涂料及其制備方法，但水性樹脂、膨脹阻燃劑仍然是有機(jī)物體系，膨脹發(fā)泡體系仍然采用的是化學(xué)發(fā)泡技術(shù)，雖然能減少施工過程中的有機(jī)溶劑的排放，但并不能解決燃燒過程中有機(jī)物燃燒產(chǎn)生大量有毒有害煙氣的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種超薄型無機(jī)膨脹防火涂料，由下列原料組成：

上述各組分之和滿足100％。

所述的水玻璃和硅溶膠作為防火涂料的成膜物，為涂層提供良好的附著力，同時參與防火涂層的成碳過程。所述水玻璃為模數(shù)是1.5～3.5之間的硅酸鈉，所述的硅溶膠是PH值在7-10之間的硅溶膠。

石墨晶體具有由碳元素組成的六角網(wǎng)平面層狀結(jié)構(gòu)。層平面上的碳原子以強(qiáng)有力的共價鍵結(jié)合，而層與層之間以范德華力結(jié)合，結(jié)合非常弱，而且層間距較大。因此，在適當(dāng)?shù)臈l件下，酸、堿金屬、鹽類等多種化學(xué)物質(zhì)可插入石墨層間，并與碳原子結(jié)合形成新的化學(xué)相——石墨層間化合物。這種層間化合物在加熱到適當(dāng)溫度時，可瞬間迅速分解，產(chǎn)生大量氣體，使石墨沿軸方向膨脹成蠕蟲狀的新物質(zhì)，即膨脹石墨。這種未膨脹的石墨層間化合物就是可膨脹石墨。本發(fā)明采用粒度50目-300目之間的可膨脹石墨作為無機(jī)膨脹劑，瞬間高溫膨脹倍率為100-400。

增強(qiáng)材料在膨脹碳質(zhì)層形成中起到碳層增強(qiáng)和提高炭層附著力的作用，本發(fā)明根據(jù)體系的特點，選自玻璃纖維、陶瓷纖維、碳纖維、碳化硅纖維、硅酸鋁纖維中的一種。

膨脹珍珠巖是珍珠巖礦砂經(jīng)預(yù)熱，瞬時高溫(1000～1300℃)條件下焙燒膨脹后制成的一種內(nèi)部為蜂窩狀結(jié)構(gòu)的白色顆粒狀的材料。其原理為珍珠巖礦砂中水分汽化，在軟化的含有玻璃質(zhì)的礦砂內(nèi)部膨脹，形成多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用膨脹珍珠巖配合可膨脹石墨共同形成均勻的多孔蜂窩結(jié)構(gòu)的膨脹炭層，多孔蜂窩結(jié)構(gòu)的各小單元內(nèi)含非對流空氣，使膨脹碳層具有較低導(dǎo)熱系數(shù)，能夠有效阻隔熱量傳遞，阻止火焰?zhèn)鞑ァ?/p>

所述的無機(jī)阻燃劑包括三氧化二銻、氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合硅酸鎂、二氧化鉬中的一種或幾種。能提高涂料膨脹炭層的阻火能力。

為提高無機(jī)涂料與界面之間的結(jié)合力，本發(fā)明加入界面結(jié)合助劑，解決無機(jī)涂料附著力差，裝飾性差的問題，界面結(jié)合助劑是烷基丁二酸酯磺酸鹽、二異辛基丁二酸酯磺酸鹽、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸鹽，選自其中的一種。

固化促進(jìn)劑加速無機(jī)涂料的固化速度，適應(yīng)實際施工使用，固化促進(jìn)劑為氟硅酸鈉、三聚磷酸鋁中的一種。

本發(fā)明的無機(jī)超薄膨脹型防火涂料，采用水玻璃和硅溶膠作為成膜物，采用物理發(fā)泡技術(shù)，通過無機(jī)阻燃劑和物理發(fā)泡劑達(dá)到阻燃隔熱的效果。防火涂料涂層干膜厚度1-2mm，能夠為基材提供至少60min的耐火保護(hù)。本發(fā)明在施工、使用過程中無VOC(有機(jī)揮發(fā)物)排放，防火作用過程中不產(chǎn)生有毒有害氣體和煙氣。這種防火涂料的使用能夠有效地減小煙氣的危害，為人員疏散與滅火救援提供更好的條件，是一種安全無毒的綠色功能涂料。

具體實施方式：