專利名稱：一種水性室內(nèi)無煙防火涂料的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種涂料，具體涉及一種水性室內(nèi)無煙防火涂料。
背景技術(shù)：
防火涂料按分散介質(zhì)的種類，可分為溶劑型防火涂料和水性防火涂料。溶劑型防火涂料，因其對環(huán)境和人們的健康影響損害較大，逐漸被淘汰。水性防火涂料，于20世紀30年代開始研發(fā)、應用，產(chǎn)品質(zhì)量和性能逐步提高，20世紀90年代開始，隨著環(huán)境意識和科技水平的提高，水性防火涂料迅速發(fā)展。水性防火涂料分為有機、無機和無機-有機復合型防火涂料。I、有機水性防火涂料，主要基料以聚丙烯酸乳液、苯乙烯改性乳液等，其優(yōu)點無毒 無臭，具有較高的耐寒性和保溫性，但其阻燃性、耐熱性較差，高溫易反粘、易粘塵，低溫容易變脆，透氣性較差，推行使用一段時間就退出了市場。2、無機水性防火涂料，為了解決有機防火涂料存在的問題，人們把關注點放在無機防火涂料的研發(fā)上，于是以硅酸鹽為基料的無機防火涂料應運而生，但其阻火時易產(chǎn)生煙霧和不同程度的放出毒氣。為了解決這些問題，人們把重點放在硅酸鹽型上，逐步形成水合硅酸鹽型和耐水硅酸鹽型。水合硅酸鹽型主要缺點是隨著溫度進一步升高，硅酸鹽泡沫層熔縮，繼而熔落涂層，后期阻火能力欠佳；耐水硅酸鹽型，主要缺點是遇水時顯示強堿性，會使金屬鈍化，造成配套底漆損壞，一旦涂層遇水，堿金屬離子很快溶于水，涂膜也隨之溶解；總之無機型防火涂料，都沒能很好解決質(zhì)量與煙霧毒氣和耐候性、耐水性的關系。3、有機、無機復合型防火涂料，為了解決有機和無機各自存在的問題，吸納兩個方面的優(yōu)點，人們把重點放在有機、無機復合型的研發(fā)和應用上來。無機材料作為主要成膜物質(zhì)的防火涂料，其阻燃性優(yōu)于有機防火涂料，但其耐候性等物理指標較差。若將二者結(jié)合起來，就能得到優(yōu)良的有機無機防火涂料。但這類防火涂料對有機樹脂要求較高，需要特別合成,生產(chǎn)成本過高,不易被市場接受。近年來，特大火災時有發(fā)生，究其原因發(fā)現(xiàn)，盡管現(xiàn)代建筑主體結(jié)構(gòu)是用不燃材料做成的，但整個建筑物還有大量易燃、可燃的室內(nèi)裝修材料及家具陳設，它們都是火災發(fā)生和蔓延的危險因素。由此而造成的損失令人觸目驚心。使其中一些易燃部位阻燃的最好辦法就是涂上性能好的防火涂料，降低其燃燒等級，變?yōu)椴蝗蓟蜃枞?。這樣一旦發(fā)生火災，則可在一定時間內(nèi)阻止火災蔓延。特別是遇明火或高溫的初期，是人們逃生的寶貴時間。往往火災最大損失不是物質(zhì)而是人的生命。火害初期致人生命的不是明火和高溫而是被燃物體或防火涂料釋放煙霧和有毒氣體。目前，市場上沒有一種水性膨脹型室內(nèi)飾面阻燃防火涂料可以同時解決以下可有問題(I)涂料本身環(huán)保、健康，加工、儲存運輸方便。(2)涂料的防火性能達到一級標準。(3)涂料優(yōu)越的耐候性、耐水性、耐磨性和抗沖擊性。
(4)涂料遇熱或明火后無毒氣排放和煙霧排放。(5)涂料的成本科學合理，易被市場接受。(6)涂料加添顏料(3%以下)調(diào)色后，不影響以上各項功能。(7)涂料使用后對底 材無腐蝕、破壞作用。(8)涂料施工過程中無特殊要求，可同內(nèi)墻普通環(huán)保涂料施工要求相同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水性室內(nèi)無煙防火涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括如下組分水20-28份、多壁碳納米管3-5份、10%六偏磷酸鈉水溶液2-3份、消泡劑O. 1-0. 2份、潤濕劑O. 1-0. 2份、成膜助劑O. 1-0. 5份、分散劑O. 1-0. 3份、脫水催化劑10-20份、發(fā)泡劑8-10份、碳化劑7-85份、抑煙阻燃劑10-14份、鈦白粉11_15份、醋丙乳液11-23. 5份、殺菌劑O. 2份、增稠劑O. 6-1. 2份、調(diào)整劑O. 1-0. 2份。碳納米管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。它主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約為0.34nm，直徑一般為2 20nm。碳納米管加入到涂料體系中，可以提高涂料的導電性能，本發(fā)明通過向涂料中加入碳納米管，得到防火涂料。在防火涂料中，碳納米管可以改善防火涂料涂層的強度與韌性，防止高溫開裂，提高防火涂料受火膨脹后炭化層的致密度，進而提高防火涂料的防火性能。兩親性聚合物聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)具有特殊的結(jié)構(gòu)，吡咯烷酮環(huán)的亞甲基是非極性基團，具有親油性；而分子中的內(nèi)酰胺是強極性基團，具有親水性，因此其能溶于水和許多有機溶劑中，如烷烴、醇、酯、羧酸、胺、氯化烴等。如果能將這種結(jié)構(gòu)的兩親性聚合物引入到碳納米管表面，其良好的溶解性將會明顯改善碳納米管在水、有機溶劑和聚合物中的分散性能。因此，本發(fā)明將兩親性聚合物引入碳納米管來改善碳納米管的分散性能，進而使防火涂料獲得更加優(yōu)異的分散性能。優(yōu)選地，本發(fā)明所述多壁碳納米管為經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管(MWCNTs)。作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管的制備方法包括如下步驟(I)純化(2)與兩親性聚合物混合超聲得到經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管。優(yōu)選地，所述步驟(I)純化包括如下步驟將IOOmL質(zhì)量分數(shù)為30%的HNO3，溶液和MWCNTs加入到250mL的三口瓶中，用超聲波分散，在50°C下機械攪拌24h，然后用O. 2 μ m多孔膜過濾、蒸餾水洗滌直到濾液為中性為止，在100°C下烘干24h即得純化的碳納米管。優(yōu)選地，MWCNTs的加入量為 O. 2 5g，例如 O. 21g、0. 28g、0. 36g、4. lg、4. 8g ；優(yōu)選地，所述超聲的功率為30 200kHz，例如35kHz、60kHz、85kHz、150kHz、190kHz ；優(yōu)選地，所述超聲時間為10 120min,例如 15min、35min、56min、85min、llOmin。
優(yōu)選地，所述步驟(2)與兩親性聚合物混合超聲包括如下步驟將定量的純化MWCNTs與一定濃度的兩親性聚合物PVP水溶液混合，然后利用超聲波輔助分散并在機械攪拌下，30°C反應一定時間后，樣品由O. 2 μ m多孔膜過濾，多次清洗干燥后得到經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管。優(yōu)選地，所述超聲的功率為30 200kHz，例如35kHz、60kHz、85kHz、150kHz、190kHz ；優(yōu)選地，所述反應時間為 10 120min,例如 15min、35min、56min、85min、llOmin。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述所述涂料按重量份數(shù)包括如下組分水20-28份、多壁碳納米管3-5份、10%六偏磷酸鈉水溶液2_3份、消泡劑O. 1-0. 2份、潤濕劑O. 1-0. 2份、成膜助劑O. 1-0. 5份、分散劑O. 1-0. 3份、脫水催化劑10-20份、發(fā)泡劑8-10份、碳化劑7-85份、抑煙阻燃劑10-14份、鈦白粉11_15份、醋丙乳液11-23. 5份、殺菌劑O. 2份、增稠劑O. 6-1. 2份、調(diào)整劑O. 1-0. 2份。脫水催化劑是三聚磷酸胺或磷酸或硫酸或硼酸中的任一種。發(fā)泡劑是三聚氰胺或尿素或脲醛樹脂或雙氰胺或聚酸胺或密胺或聚脲或氧化石蠟中的任一種。碳化劑是山梨醇或季戊四醇或二季戊四醇或三季戊四醇中的任一種。抑煙阻燃劑10-14份是由銻O. 1-0. 14份；硼O. 2-0. 28份；鋅O. 2-0. 28份；鎂O. 02-0. 028 份；磷 O. 1-0. 14 份；碳酸鈣 9. 38-13. 132 份構(gòu)成。消泡劑是F-III型消泡劑、NXZ型消泡劑、12593型消泡劑中的任一種。潤濕劑是1130型潤濕劑、PE100型潤濕劑、0P-10型潤濕劑的中的任一種。成膜助劑是醇酯十二、伊士曼中的任一種。分散劑是六偏磷酸鈉、SN-5040分散劑、快易分散劑中的任一種。殺菌劑是四氯間苯二甲腈或5氯二苯-4異噻唑啉-3酮或2正辛基-四異噻唑啉_3酮或2甲基異4異噻唑啉_3酮中的任一種。增稠劑是ASE-60型增稠劑、212型增稠劑、DR-72型增稠劑中的任一種。基料是醋丙乳液、聚丙烯酯乳液、聚臘酸乙烯乳液、氯乙烯一偏二氯乙烯共聚物乳液、氯丁橡膠乳液、水溶性三聚氰胺甲醛樹脂、聚氨基甲酸樹脂、聚酰胺樹脂-丙烯晴共聚物中的任一種。調(diào)整劑是甲基硅酸鈉、硅酸鉀、氨基醇磷酸鹽液、氨水、氫氧化鉀中的任一種。本發(fā)明的優(yōu)點是I.經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管可以提高防火涂料受火后的炭化層強度和膨脹倍率。2.可以任意添加3%的顏料，進行調(diào)色，達到理想的裝飾目的和效果。同時，不影響涂層防火和其物理性能。3.其主要優(yōu)點是不僅生產(chǎn)、加工、儲存、運輸方便，環(huán)保、價格低，容易被廣泛推廣使用，而且在遇火或高溫時，不產(chǎn)生任何負作用的煙霧和毒，阻燃效果十分理想，并且耐候性、耐水性等各項物理指標均十分理想，完全滿足了當前和今后一段時間人們和社會的理想需求。
具體實施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領域技術(shù)人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應視為對本發(fā)明的具體限制。實施例I取可直接飲用標準的水20份，依次加入多壁碳納米管3份、10%六偏磷酸鈉水溶液3份充分攪拌均勻，再依次加F-III型消泡劑O. I份、PE100型潤濕劑O. I份、成膜助劑醇酯十二 O. 5份、快易分散劑O. 3份，繼續(xù)攪拌均勻，加入脫水脫水催化劑三聚磷酸胺10份攪拌10分鐘，加入發(fā)泡劑脲醛樹脂10份攪拌10分鐘后加入碳化劑山梨醇7份攪拌20分鐘，加入抑煙阻燃劑10份是由銻O. 13份、硼O. 23份、鋅O. 25份、鎂O. 023份、磷O. 12份、碳酸鈣10. 32份構(gòu)成，攪拌30分鐘，再加入鈦白粉11份攪拌30分鐘后，用三滾軸、砂磨機進行研磨，在不斷攪拌下，依次加入聚氨基甲酸樹脂11份、殺菌劑四氯間苯二甲腈O. 2份、DR-72型增稠劑O. 6份、調(diào)整劑甲基硅酸鈉O. I份，過濾后按標準容器灌裝為成品。
實施例2取可直接飲用標準的水28份，依次加入多壁碳納米管5份、10%六偏磷酸鈉水溶液2份充分攪拌均勻，再依次加NXZ型消泡劑O. 2份、0P-10型潤濕劑O. 2份、成膜助劑伊士曼O. I份、SN-5040分散劑O. I份，繼續(xù)攪拌均勻，加入脫水脫水催化劑磷酸20份攪拌10分鐘，加入發(fā)泡劑氧化石蠟8份攪拌10分鐘后加入碳化劑三季戊四醇85份攪拌20分鐘，加入抑煙阻燃劑14份是由銻O. 14份、 | O. 28份、鋅O. 28份、鎂O. 028份、磷O. 14份、碳酸鈣13. 132份構(gòu)成，攪拌30分鐘，再加入鈦白粉15份攪拌30分鐘后，用三滾軸、砂磨機進行研磨，在不斷攪拌下，依次加入聚臘酸乙烯乳液23. 5份、殺菌劑5氯二苯-4異噻唑啉-3酮
O.2份、212型增稠劑I. 2份、調(diào)整劑硅酸鉀O. 2份，過濾后按標準容器灌裝為成品。實施例3取可直接飲用標準的水25份，依次加入多壁碳納米管4份、10%六偏磷酸鈉水溶液2. 3份充分攪拌均勻，再依次加12593型消泡劑O. 12份、1130型潤濕劑O. 15份、成膜助劑伊士曼O. 4份、分散劑六偏磷酸鈉O. 13份，繼續(xù)攪拌均勻，加入脫水脫水催化劑硼酸10-20份攪拌10分鐘，加入發(fā)泡劑三聚氰胺8-10份攪拌10分鐘后加入碳化劑季戊四醇55份攪拌20分鐘，加入抑煙阻燃劑13份是由銻O. I份、硼O. 2份、鋅O. 2份、鎂O. 02份、磷O. I份、碳酸鈣9. 38份構(gòu)成，攪拌30分鐘，再加入鈦白粉13份攪拌30分鐘后，用三滾軸、砂磨機進行研磨，在不斷攪拌下，依次加入醋丙乳液13. 5份、殺菌劑2甲基異4異噻唑啉-3酮O. 2份、ASE-60型增稠劑O. 82份、調(diào)整劑氫氧化鉀O. 14份，過濾后按標準容器灌裝為成品。對比例水2800千克、10%六偏磷酸鈉水溶液300千克、NXZ型消泡劑20千克、PE100型潤濕劑20千克、伊士曼成膜助劑50千克、SN-5040分散劑30千克、磷酸脫水催化劑2000千克、尿素發(fā)泡劑1000千克、山梨醇碳化劑850千克、抑煙阻燃劑1400千克、鈦白粉1500千克、聚丙烯酯乳液基料2350千克、5氯二苯-4異噻唑啉-3酮殺菌劑20千克、212型增稠劑增稠劑120千克、硅酸鉀調(diào)整劑20千克。抑煙阻燃劑1400千克是由銻14千克、硼28千克、鋅28千克、鎂2. 8千克、磷14千克、碳酸鈣1313千克，充分攪拌均勻，過濾后，按標準容器灌裝為成品。將實施例和對比例中制得的涂料產(chǎn)品，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料GB 14907-2002的規(guī)定，將制得的防火涂料涂刷于鋼板(150mmX70mm)的表面，傾斜45°放置自然晾干，表干后先用砂紙打磨涂層表面，再涂刷一遍。重復涂刷7次 10次，直至涂層厚度達到
I.5mnT2. 0_。涂刷好的樣板放置養(yǎng)護IOd后，進行測試，測試結(jié)果如表I所示。表I實施例f 3和對比例抗火性能比較
權(quán)利要求
1.一種水性室內(nèi)無煙防火涂料，其特征在于，所述涂料按重量份數(shù)包括如下組分 水20-28份、多壁碳納米管3-5份、10%六偏磷酸鈉水溶液2-3份、消泡劑0. 1-0. 2份、潤濕劑0. 1-0. 2份、成膜助劑0. 1-0. 5份、分散劑0. 1-0. 3份、脫水催化劑10-20份、發(fā)泡劑8-10份、碳化劑7-85份、抑煙阻燃劑10-14份、鈦白粉11-15份、醋丙乳液11-23. 5份、殺菌劑0. 2份、增稠劑0. 6-1. 2份、調(diào)整劑0. 1-0. 2份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的防火涂料，其特征在于，所述多壁碳納米管為經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的防火涂料，其特征在于，所述經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管的制備方法包括如下步驟 (I)純化；(2)與兩親性聚合物混合超聲得到經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防火涂料，其特征在于，步驟(I)所述純化包括如下步驟 將IOOmL質(zhì)量分數(shù)為30%的HNO3，溶液和MWCNTs加入到250mL的三口瓶中，用超聲波分散，在50°C下機械攪拌24h，然后用0. 2 多孔膜過濾、蒸餾水洗滌直到濾液為中性為止，在100°C下烘干24h即得純化的碳納米管； 優(yōu)選地，MWCNTs的加入量為0. 2 5g，優(yōu)選0. 5 3g，進一步優(yōu)選0. 6^0. 8g ； 優(yōu)選地，所述超聲的功率為3(T200kHz，優(yōu)選5(Tl20kHz，進一步優(yōu)選80kHz ； 優(yōu)選地，所述超聲時間為10 120min,優(yōu)選35 60min,進一步優(yōu)選55min。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防火涂料，其特征在于，步驟(2)所述與兩親性聚合物混合超聲包括如下步驟 將純化的MWCNTs與一定濃度的兩親性聚合物PVP水溶液混合，然后利用頻率為超聲波輔助分散并在機械攪拌下，30°C反應一定時間后，樣品由0. 2 y m多孔膜過濾，多次清洗干燥后得到經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管； 優(yōu)選地，所述超聲的功率為3(T200kHz，優(yōu)選5(Tl20kHz，進一步優(yōu)選80kHz ； 優(yōu)選地，所述反應時間為10 120min,優(yōu)選35 60min,進一步優(yōu)選55min。
6.根據(jù)權(quán)利要求廣5之一所述的防火涂料，其特征在于，所述脫水催化劑是三聚磷酸胺或磷酸或硫酸或硼酸的任一種； 優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑是三聚氰胺或尿素或脲醛樹脂或雙氰胺或聚酸胺或密胺或聚脲或氧化石蠟中的任一種； 優(yōu)選地，所述碳化劑是山梨醇或季戊四醇或二季戊四醇或三季戊四醇中的任一種； 優(yōu)選地，所述抑煙阻燃劑10-14份，其中阻燃劑是由銻0. 1-0. 14 ;硼0. 2-0. 28 ;鋅0.2-0. 28 ;鎂 0. 02-0. 028 ;磷 0. 1-0. 14 ;碳酸鈣 9. 38-13. 132。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛之一所述的防火涂料，其特征在于，所述消泡劑是F-III型消泡齊U、NXZ型消泡劑、12593型消泡劑中的任一種；潤濕劑是1130型潤濕劑、PE100型潤濕劑、0P-10型潤濕劑的中的任一種；成膜助劑是醇酯十二、伊士曼中的任一種； 優(yōu)選地，所述分散劑是六偏磷酸鈉、SN-5040分散劑、快易分散劑中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求廣7之一所述的防火涂料，其特征在于，所述殺菌劑是四氯間苯二甲腈或5氯二苯一 4異噻唑啉一 3酮或2正辛基一四異噻唑啉一 3酮或2甲基異4異噻唑啉一 3酮中的任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求廣8之一所述的防火涂料，其特征在于，所述增稠劑是ASE-60型增稠劑、212型增稠劑、DR-72型中的任一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求I、之一所述的防火涂料，其特征在于，所述調(diào)整劑是甲基硅酸鈉、硅酸鉀、氨基醇磷酸鹽液、氨水、氫氧化鉀中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性室內(nèi)無煙防火涂料，所述涂料按重量份數(shù)包括如下組分水20-28份、多壁碳納米管3-5份、10％六偏磷酸鈉水溶液2-3份、消泡劑0.1-0.2份、潤濕劑0.1-0.2份、成膜助劑0.1-0.5份、分散劑0.1-0.3份、脫水催化劑10-20份、發(fā)泡劑8-10份、碳化劑7-85份、抑煙阻燃劑10-14份、鈦白粉11-15份、醋丙乳液11-23.5份、殺菌劑0.2份、增稠劑0.6-1.2份、調(diào)整劑0.1-0.2份。本發(fā)明添加了經(jīng)兩親性聚合物改性的多壁碳納米管，從而提高防火涂料受火后的炭化層強度和膨脹倍率。
文檔編號C09D151/08GK102702885SQ20121019500
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者管偉 申請人:天長市銀狐漆業(yè)有限公司