專利名稱：：環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，是一種建筑行業(yè)所使用的阻燃新材料，屬于化工防火阻燃涂料制造業(yè)。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展，依靠鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土柱、梁、板承重的大型建筑逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位，特別是一些公共建筑如體育場館，歌舞劇院、商場、賓館、寫字樓等主要是采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑型式。由于一般常用的建筑鋼材在540T的臨界溫度左右即失去承載能力，而當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時，火場的溫度在幾分鐘之內(nèi)即可達(dá)到1000°C左右，裸露的鋼材很快就會上升到540。C的臨界溫度以上，其承載力就會急劇下降而導(dǎo)致建筑物坍塌，從而造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失和嚴(yán)重的人員傷亡，因此國內(nèi)外都有相關(guān)的法規(guī)要求這類建筑物必須對承重的鋼筋混凝土梁、柱、板及鋼結(jié)構(gòu)涂布防火阻燃涂料，以便為消防部門滅火救人贏得寶貴時間。其中鋼筋混凝土梁、柱、板的耐火時間須達(dá)到3小時以上，一般會采用厚度達(dá)7mm以上的厚型防火阻燃涂料(每平方米約需14公斤涂料)；普通的鋼結(jié)構(gòu)一般要求耐火時間達(dá)到1小時以上，一般會采用厚度小于3mm的超薄型阻燃涂料(每平方米約需6公斤涂料)。因此隨著我國消防法規(guī)的逐步完善，防火阻燃涂料的市場需求量將會急劇增長。目前國內(nèi)的防火阻燃涂料產(chǎn)品仍主要以voc含量很高的溶劑型為主，普通的水性防火阻燃涂料為輔。溶劑型防火阻燃涂料涂布時會揮發(fā)出大量有毒有害的有機(jī)溶劑，對環(huán)境和工人的健康造成嚴(yán)重影響，并且存在火災(zāi)隱患，不符合現(xiàn)代環(huán)保要求。而普通的水性防火阻燃涂料又存在諸多的不足，主要表現(xiàn)在①防火性能不佳，遇火膨脹后涂層強(qiáng)度差，會剝離，影響防火性能。②耐久性和耐老化性能不佳，涂層與基材結(jié)合力會逐漸下降，并容易出現(xiàn)剝離、粉化等現(xiàn)象，影響防火性能。③遇火時存在煙氣安全問題。由于普通的水性防火阻燃涂料一般含有十溴二苯醚類的含鹵素阻燃劑，在高溫會產(chǎn)生溴化二苯二惡英等有強(qiáng)烈致癌性和毒性的氣體和煙霧，對逃生人群和消防人員產(chǎn)生很大的毒害，對環(huán)境也會造成嚴(yán)重污染，不符合RoHS指令等高標(biāo)準(zhǔn)的國際環(huán)保要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，它是通過采用兩種納米阻燃劑一含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑和聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑與水性樹脂，納米顏、填料，微米顏、填料及其它助劑復(fù)配得到一種不含有機(jī)溶劑和鹵素阻燃劑，V0C含量很低，防火性能優(yōu)異，理化性能優(yōu)良，遇火時不產(chǎn)生溴化二苯二惡英等有強(qiáng)烈致癌性和毒性的氣體和煙霧的環(huán)境友好型水性納米防火阻燃涂料，從而滿足現(xiàn)代建筑對高性能的環(huán)保防火阻燃涂料的需求，減少V0C的排放，更好地保護(hù)環(huán)境，保護(hù)遇火人員和消防隊(duì)員的身體健康，滿足RoHS指令等高標(biāo)準(zhǔn)的國際環(huán)保要求。(一)組合物成分本發(fā)明的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料的構(gòu)成成分如下水性樹脂10-90%含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑1~50%聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑1~50%130%1~20%1~30%0.1~30%0.160%0.110%0.110%0.1~50%成碳劑納米顏、填料微米填料分散劑穩(wěn)定劑水微米顏料(二)組合物成分結(jié)構(gòu)及來源(1)本發(fā)明所采用的水性樹脂可以是水性丙烯酸樹脂(I)，水性苯乙烯一丙烯酸樹脂(11)，水性醋酸乙烯一丙烯酸樹脂(III)，水性醋酸乙烯一苯乙烯樹脂(IV)及水性醇酸樹脂(V)中的一種、兩種或兩種以上的組合物。其結(jié)構(gòu)式如下:-fCH2—C—(I)C02R2mR3-rCH廠C-C02R4<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(IV)Ri、R3、R5、R7可為H、CH3;R2、R4、R6、Rs可為H、CH3、CH2CH3、CH2CH2CH2CH3、(CH2)5CH(CH3)2、CH2CH20H、CH2CH2CH20H性質(zhì)固含量為20%~80%，具有無色、耐光、耐老化的特點(diǎn)。來源中國出產(chǎn)(2)本發(fā)明的阻燃劑為含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑及聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑的一種或兩種組合物。性質(zhì)具有極好的阻燃性能來源中國華南理工大學(xué)提供(3)本發(fā)明采用的發(fā)泡催化劑為多聚磷酸銨。性質(zhì)在高溫或火焰下分解出酸，使成碳劑失水碳化。來源中國出產(chǎn)(4)本發(fā)明采用的發(fā)泡劑為三聚氰胺。性質(zhì)在一定溫度下分解放出不燃性氣體使涂層發(fā)泡。來源中國出產(chǎn)(5)本發(fā)明的成碳劑是季戊四醇及淀粉中的一種或兩種組合物。性質(zhì)在成碳催化劑作用下使泡形成碳化層。來源中國出產(chǎn)(6)納米顏、填料指納米Si02、Ti02及CaC03的一種、兩種或兩種以上的組合物。性質(zhì)惰性或有色來源中國出產(chǎn)(7)微米填料指微米級的CaC03、Si02、硅灰石、滑石粉、BaS04及硅藻土的一種、兩種或兩種以上的組合物。性質(zhì)惰性來源中國出產(chǎn)(8)分散劑指磷酸鹽類、聚丙烯酸鹽類及聚羧酸鹽類中的一種、兩種或兩種以上的組合物。性質(zhì)降低微粒間的粘合力來源中國出產(chǎn)(9)穩(wěn)定劑指對乳膠漆起穩(wěn)定作用，有效改善乳膠漆長期貯存后出現(xiàn)的分層、破乳、凝膠及增稠現(xiàn)象，能提高納米材料的相容性，同時具備顯著的抗浮色發(fā)花功能的物質(zhì)，這里指鈦酸酯偶聯(lián)劑。來源中國出產(chǎn)(10)微米顏料指Ti02、鋅鋇白、碳黑、氧化鐵紅及氧化鐵黃中的一種或兩種的組合物。性質(zhì)惰性或有色來源中國出產(chǎn)(三)本發(fā)明的制備方法它是將水性樹脂與納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、成碳劑、顏、填料，適量的分散劑、穩(wěn)定劑等一起投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻，出料后的混合物再加入微米顏、填料、適量的水、分散劑、穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)下分散均勻，出料包裝得到環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料。(四)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)優(yōu)質(zhì)高效，防火性能優(yōu)異，不含有機(jī)溶劑和鹵素阻燃劑，VOC含量很低；(2)理化性能優(yōu)良，遇火時不會產(chǎn)生溴化二苯二惡英有強(qiáng)烈致癌性和毒性的氣體和煙霧；(3)涂層厚度小，能節(jié)約原料，且達(dá)到效能；涂層厚度在2士0.2咖時，耐火極限達(dá)到1.01.7小時，完全達(dá)到了人們逃生和消防救火的時間要求。滿足現(xiàn)代建筑對高性能的環(huán)保防火阻燃涂料的要求。(4)材料容易獲得，加工簡便，生產(chǎn)效率高。下面依據(jù)和具體實(shí)施方式來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。附圖1為本發(fā)明的制備方法工藝圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明實(shí)施例1環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料，其組分及重量百分比為水性丙烯酸樹脂32%含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑8%聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑4%季戊四醇4%多聚磷酸銨20%三聚氰胺7%納米Si021.5%納米Ti021.5%Ti025%滑石粉3%聚丙烯酸鹽分散劑1%鈦酸酯偶聯(lián)劑0.3%水10%微米碳黑適量上述環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料的制備方法，包括如下步驟:首先將水性丙烯酸樹脂與納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、納米顏、填料，適量的分散劑、穩(wěn)定劑等一起投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻，出料后的混合物再加入微米顏、填料、適量的水、分散劑、穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)下分散均勻，出料包裝得到環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料。本發(fā)明實(shí)施例2環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料，其組分及重量百分比為水性丙烯酸樹脂32%含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑4%聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑8%季戊四醇4%多聚磷酸銨20%三聚氰胺7%納米Si021.5%納米Ti021.5%Ti025%滑石粉3%聚丙烯酸鹽分散劑1%鈦酸酯偶聯(lián)劑0.3%水10%微米碳黑適量上述環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料的制備方法，包括如下步驟:首先將水性丙烯酸樹脂與納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、納米顏、填料，適量的分散劑、穩(wěn)定劑等一起投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻，出料后的混合物再加入微米顏、填料、適量的水、分散劑、穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)下分散均勻，出料包裝得到環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料。本發(fā)明實(shí)施例3環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料，其組分及重量百分比為水性苯丙乳液27%含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑10%聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑2%季戊四醇3.7%多聚磷酸銨19%三聚氰胺9%納米Si021.5%納米Ti021.5%納米CaC031.5%Ti025%聚丙烯酸鹽分散劑1%鈦酸酯偶聯(lián)劑0.3%水15%微米碳黑適量上述環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料的制備方法，包括如下步驟:首先將水性苯丙樹脂與納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、納米顏、填料，適量的分散劑、穩(wěn)定劑等一起投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻，出料后的混合物再加入微米顏、填料、適量的水、分散劑、穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)下分散均勻，出料包裝得到環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料。本發(fā)明實(shí)施例4環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料，其組分及重量百分比為水性苯丙乳液27%含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑6%聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑6%季戊四醇3.7%多聚磷酸銨19%三聚氰胺9%納米Si021.5%納米Ti021.5%納米CaC031.5%Ti025%聚丙烯酸鹽分散劑1%鈦酸酯偶聯(lián)劑0.3%水15%微米碳黑適量上述環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料的制備方法，包括如下步驟:首先將水性苯丙樹脂與納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、納米顏、填料，適量的分散劑、穩(wěn)定劑等一起投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻，出料后的混合物再加入微米顏、填料、適量的水、分散劑、穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)下分散均勻，出料包裝得到環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料。本發(fā)明實(shí)施例5環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料，其組分及重量百分比為水性醋丙乳液28%含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑7%聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑5%季戊四醇14%多聚磷酸銨20%三聚氰胺11%納米Si021.5%納米Ti021.5%Ti025%磷酸鹽分散劑0.5%鈦酸酯偶聯(lián)劑0.3%水5%微米碳黑適量上述環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料的制備方法，包括如下步驟首先將水性醋丙樹脂與納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、納米顏、填料，適量的分散劑、穩(wěn)定劑等一起投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻，出料后的混合物再加入微米顏、填料、適量的水、分散劑、穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)下分散均勻，出料包裝得到環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料。本發(fā)明實(shí)施例6環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料，其組分及重量百分比為水性醋丙乳液28%含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑5%聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑7%季戊四醇14%多聚磷酸銨20%三聚氰胺11%納米Si021.5%納米Ti021.5%Ti025%磷酸鹽分散劑0.5%鈦酸酯偶聯(lián)劑0.3%水5%微米碳黑適量上述環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料的制備方法，包括如下步驟:首先將水性醋丙樹脂與納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、納米顏、填料，適量的分散劑、穩(wěn)定劑等一起投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻，出料后的混合物再加入微米顏、填料、適量的水、分散劑、穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)下分散均勻，出料包裝得到環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料。對以上實(shí)施例1、2、3、4、5、6環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料、溶劑型防火阻燃涂料和普通水性防火阻燃涂料進(jìn)行各項(xiàng)性能測試，其結(jié)果如下列表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>權(quán)利要求1.環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其組成如下水性樹脂10～90％含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑1～50％聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑1～50％多聚磷酸銨1～30％三聚氰胺1～20％成碳劑1～30％納米顏、填料0.1～30％微米填料0.1～60％分散劑0.1～10％穩(wěn)定劑0.1～10％水0.1～50％微米顏料適量。2、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是先將水性樹脂、納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、成碳劑、納米顏、填料，分散劑及穩(wěn)定劑一起投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻；出料后的混合物再加入微米顏、填料，水，分散劑和穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)內(nèi)分散均勻獲得成品。3、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是水性樹脂為水性丙烯酸樹脂(I),水性苯乙烯一丙烯酸樹脂(n)，水性醋酸乙烯一丙烯酸樹脂(m)，水性醋酸乙烯一苯乙烯樹脂(w)，水性醇酸樹脂(v)中的一種、兩種或兩種以上的組合物。4、根據(jù)權(quán)利要求i中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是阻燃劑為含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑及聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑的一種或兩種組合物。5、根據(jù)權(quán)利要求i中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是成碳劑是季戊四醇及淀粉的一種或兩種組合物。6、根據(jù)權(quán)利要求i中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是納米顏、填料是指納米Si02、Ti02及CaC03，的一種、兩種或兩種以上的組合物。7、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是微米填料是碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、高嶺土、二氧化硅、硫酸鋇及硅藻土的一種、兩種或兩種以上的組合物。8、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是分散劑可以是磷酸鹽類、聚丙烯酸鹽類、聚羧酸鹽類中的一種、兩種或兩種以上的組合物。9、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是穩(wěn)定劑是鈦酸酯偶聯(lián)劑。10、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，其特征是微米顏料是Ti02、鋅鋇白、碳黑、氧化鐵紅及氧化鐵黃中的一種或兩種的組合物。全文摘要本發(fā)明是一種環(huán)保型水性納米防火阻燃涂料及制備方法，屬化工防火阻燃涂料制造業(yè)。它通過采用兩種阻燃劑與水性樹脂、多聚磷酸銨、三聚氰胺、成碳劑、納米顏、填料，微米顏、填料及其它助劑復(fù)配得到的阻燃涂料。它不含有機(jī)溶劑和鹵素阻燃劑，VOC含量很低，防火性能優(yōu)異，理化性能優(yōu)良。它的組成如下水性樹脂10～90％，含磷、氮有機(jī)物插層的層狀硅酸鹽納米阻燃劑1～50％，聚合物包覆的納米氫氧化鎂阻燃劑1～50％，多聚磷酸銨1～30％，三聚氰胺1～20％，成碳劑1～30％，納米顏、填料0.1～30％，微米填料0.1～60％，分散劑0.1～10％，穩(wěn)定劑0.1～10％，水0.1～50％，微米顏料適量。它是先將水性樹脂、納米阻燃劑、多聚磷酸銨、三聚氰胺、成碳劑、納米顏、填料，分散劑及穩(wěn)定劑投入行星攪拌釜中攪拌分散均勻；出料后的混合物再加入微米顏、填料、水、分散劑和穩(wěn)定劑在高速分散機(jī)內(nèi)分散均勻獲得成品。文檔編號C09D125/00GK101280142SQ20071002740公開日2008年10月8日申請日期2007年4月4日優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日發(fā)明者周小勇,唐萬雄,宋桂珍,藍(lán)方維申請人:中山市孫大化工科技有限公司