耐火涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)注于阻燃或耐火涂料，可通過(guò)將涂料噴射在表面上來(lái)涂覆該阻燃或耐火涂料。該涂料是化學(xué)剝落蛭石和熱剝落蛭石的混合物的穩(wěn)定分散的懸浮液。該涂料能夠提供這樣的性能:顯著地超過(guò)根據(jù)BS476第6部分和第7部分或等價(jià)于歐洲BSEN 11925BSEN13823測(cè)試的所需的“O”級(jí)阻燃性。
【背景技術(shù)】
[0002]阻燃涂料可被涂覆至高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域中諸如船舶或潛艇中的甲板下部或建筑物或其他結(jié)構(gòu)中的其他高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的可燃表面，在這些區(qū)域中，火勢(shì)的蔓延將是災(zāi)難性的，例如郵輪、地下鐵路系統(tǒng)和機(jī)場(chǎng)。阻燃涂料可在建設(shè)過(guò)程中涂覆，但是也可被涂覆到現(xiàn)有的表面，例如具有需要保護(hù)雕刻木材的現(xiàn)有商業(yè)環(huán)境或文物遺產(chǎn)環(huán)境以提供防火的保護(hù)。
[0003]可能的是，出于美觀(guān)的原因，在不損害所需的蛭石保護(hù)涂層的性能的情況下，利用著色涂料涂抹阻燃涂料的噴射層的頂部。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及細(xì)膨脹的蛭石顆粒的水性懸浮液的應(yīng)用，該細(xì)膨脹蛭石顆粒已經(jīng)被如此配制，使得懸浮液可通過(guò)將懸浮液噴射在表面上來(lái)涂覆該懸浮液以極大地改善表面的防火性。優(yōu)選地，該懸浮液被如此配制，使得該懸浮液不會(huì)在供應(yīng)其的容器內(nèi)沉淀，從而其對(duì)待涂布的表面的粘附力是良好的，并且從而最大限度地降低其在垂直表面上的流動(dòng)性。
[0005]阻燃涂料的水性懸浮液的基礎(chǔ)材料是蛭石，蛭石是化學(xué)式為(Mg, Fe, Al) 3 (Al, Si) 4010 (OH) 2.4H20的天然存在的礦物質(zhì)。通過(guò)熱處理或化學(xué)處理，蛭石可膨脹而形成剝落的(膨脹的)蛭石。該阻燃涂料可具有在5%和35%之間的剝落蛭石，更優(yōu)選在15%和25%之間的剝落蛭石，諸如約20%的剝落蛭石的固體含量。
[0006]剝落的蛭石顆?？蓱腋≡诜€(wěn)定的水性分散系中。膨脹蛭石的水性懸浮液已被用于防火柔性材料，諸如紙張和布。US6，309，740給出了用于制造膨脹蛭石的水性懸浮液的方法，并且公開(kāi)了將化學(xué)剝落的蛭石的水性懸浮液作為第二層噴射涂布至第一水泥防火組合物涂層的用途。
[0007]本發(fā)明涉及細(xì)膨脹蛭石的水性懸浮液作為用于需要增強(qiáng)其阻燃性的基底表面的噴射涂料的用途。懸浮液中蛭石含量?jī)?yōu)選被配制用于噴射涂覆，并且當(dāng)涂覆垂直表面時(shí)，最大限度地降低其流動(dòng)性。
[0008]優(yōu)選地，蛭石是非常細(xì)的，粒徑在I納米至1000微米之間，并且優(yōu)選地不超過(guò)300微米。分散系的D90粒徑優(yōu)選地在100微米至300微米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選140微米至250微米的范圍內(nèi)，尤其是160微米至200微米的范圍內(nèi)。蛭石固體含量是化學(xué)剝落的蛭石和熱剝落的蛭石的混合物。優(yōu)選地，化學(xué)剝落的蛭石為總蛭石含量的75被％和99wt%之間，優(yōu)選在88?1:%和96wt%之間，諸如95wt%，并且熱剝落的輕石含量為總輕石含量的25wt%和Iwt%之間，更優(yōu)選在12?1:%和4wt%之間，諸如5wt%。
[0009]當(dāng)在布氏測(cè)試機(jī)，6號(hào)轉(zhuǎn)子(bob)在20rpm下測(cè)量時(shí)，具有在5，500cps至10, OOOcps范圍內(nèi)的粘度的化學(xué)剝落的蛭石和機(jī)械剝落的蛭石的混合物的懸浮液作為具有良好粘附性和無(wú)流動(dòng)性質(zhì)的阻燃涂料或耐火涂料對(duì)于噴射涂覆是優(yōu)選的。優(yōu)選地，如此測(cè)量的粘度不小于8，OOOcps，更優(yōu)選不小于8，400cps，諸如至少8，500cps。優(yōu)選地，粘度不大于9, OOOcps，優(yōu)選不大于8, 700cps，諸如至多8, 600cps。
[0010]盡管不包括額外的添加劑的蛭石的合適的水性懸浮液提供了阻燃涂料，但是該懸浮液可額外地包含在噴射涂料中常規(guī)使用的其他添加劑，諸如，抗沉淀劑和抗絮凝劑以增強(qiáng)所提供的性能，這些添加劑在整個(gè)持續(xù)期中并不影響蛭石保持懸浮的能力或者損壞其阻燃特性。優(yōu)選地，如果將懸浮液在室溫諸如在5至35攝氏度之間，例如20攝氏度下，靜止至少6個(gè)月，更優(yōu)選至少12個(gè)月，尤其24個(gè)月或更長(zhǎng)，蛭石將保持懸浮。
[0011]常規(guī)阻燃涂料依賴(lài)于對(duì)其涂覆的易燃表面產(chǎn)生阻擋層的惰性化合物的存在，并且依賴(lài)于這樣的事實(shí):盡管暴露至熱和火中，它們不容易從其涂覆的表面脫離。
[0012]水性分散蛭石噴射涂料以以下四種方式實(shí)現(xiàn)其阻燃性和耐火性。
[0013](I)干燥的水性蛭石分散系使得已經(jīng)涂覆有水性蛭石分散系的表面隔離，從而當(dāng)表面暴露至熱能中時(shí)，防止其達(dá)到其自身的著火溫度。
[0014](2)干燥的水性蛭石分散系提供了耐氧阻擋層，從而即使已經(jīng)涂覆有阻燃涂料的易燃材料確實(shí)達(dá)到了著火溫度，然而由于缺氧，其也不會(huì)燃燒。
[0015](3)干燥的水性蛭石分散系是惰性的，并且將承受高達(dá)1200攝氏度的溫度而不降解。甚至在1350攝氏度下，其也不會(huì)燃燒而僅僅是自身燒結(jié)，并且盡管以較小的程度，這種燒結(jié)仍然提供對(duì)火穿透的阻擋，并且繼續(xù)進(jìn)行隔熱。
[0016](4)在上述(3)所提及的燒結(jié)過(guò)程中，由于蛭石顆粒的平板狀結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，如在低溫條件下，在顯微鏡下可以看到的，蛭石顆粒是結(jié)合在一起，所以蛭石具有在其表面上自身愈合任何開(kāi)口的傾向，從而保持對(duì)氧穿透的阻擋。
【附圖說(shuō)明】
[0017]通過(guò)下列描述以及僅示例性給出的附圖，將更清晰地理解本發(fā)明，其中:
[0018]圖1為Dupr6Minerals Limited開(kāi)發(fā)的輕石分散系DM651的說(shuō)明性尺寸分布圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0019]DM651是由Dupr6Minerals Limited開(kāi)發(fā)的，用于利用化學(xué)膨脹輕石和熱膨脹輕石的混合物噴射涂覆的目的，該化學(xué)膨脹蛭石和熱膨脹蛭石在受控粒徑范圍內(nèi)具有95%至5 %的比例，并且這些固體構(gòu)成水性溶液的20wt % ο蛭石能夠在這種分散系中保持懸浮持續(xù)諸如幾個(gè)月或一年或兩年或更長(zhǎng)的持續(xù)期。來(lái)自Dupr6Minerals Limited的DM651具有圖1中示出的用于說(shuō)明目的的尺寸分布。顆粒范圍為從納米尺寸至1000微米，大部分的蛭石為約300微米的尺寸。為了噴射阻燃涂料介質(zhì)的目的，粒徑分布應(yīng)當(dāng)是這樣的:蛭石在整個(gè)持續(xù)期中可保持懸浮，從而當(dāng)由不通風(fēng)或通風(fēng)的常規(guī)噴射裝置運(yùn)行時(shí)，將提供合適的噴射；當(dāng)噴射時(shí)將保持良好的涂布能力；并且當(dāng)噴射時(shí)將提供良好的熱隔離并且形成氧阻擋性。
[0020]適用于該目的的蛭石粒徑范圍為至多2000微米，優(yōu)選小于1000微米，并且更優(yōu)選300微米或更小。優(yōu)選地，至少90wt%并且更優(yōu)選95?1:%的輕石顆粒應(yīng)當(dāng)不大于300微米，并且優(yōu)選在300微米且小于I微米之間。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，蛭石顆粒具有在50微米至300微米之間，優(yōu)選在100微米和250微米之間，更優(yōu)選在150微米和200微米之間的D90。輕石可以在Iwt%至40wt%之間，優(yōu)選1wt%至30wt%，并且更優(yōu)選15?1:%至25wt%，尤其約20wt%存在于合適的懸浮液中。
[0021]盡管蛭石的水性懸浮液不具有額外的添加劑，并且特別地，在去離子水或蒸餾水中的懸浮液提供了優(yōu)良的無(wú)毒性噴射介質(zhì)，但是懸浮液可額外地包含在噴射涂料中常規(guī)使用的其他添加劑，諸如，抗沉淀劑和抗絮凝劑以增強(qiáng)性能，并且添加劑增強(qiáng)了懸浮液的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，添加劑不會(huì)對(duì)在整個(gè)持續(xù)期中對(duì)蛭石保持懸浮的能力產(chǎn)生不利的影響，并且優(yōu)選地當(dāng)噴射以形成保護(hù)性的阻燃的惰性且熱絕緣的涂層時(shí)，應(yīng)當(dāng)不影響懸浮液的能力。
[0022]下列實(shí)施例用于說(shuō)明蛭石懸浮液作為能夠噴射的擋火材料的優(yōu)點(diǎn)。
[0023]實(shí)施例1-沃靈頓藍(lán)板測(cè)試(Warrington Blue board test)
[0024]在Exova Warrington進(jìn)行藍(lán)板BS 476第6部分和第7部分著火點(diǎn)測(cè)試。
[0025]制備方法
[0026]利用具有3通路的噴槍?zhuān)I(yè)不通風(fēng)噴槍?zhuān)?29噴嘴將DM651蛭石分散系噴射藍(lán)板。隨后在測(cè)試前，在室溫下干燥樣品直至停止重量損失。
[0027]測(cè)試-BS 476第6部分
[0028]在第6部分測(cè)試中，將藍(lán)板樣品放置在框架中，并且用螺栓固定在全封閉測(cè)試平臺(tái)中。在打開(kāi)輻射加熱器之前，通過(guò)平臺(tái)底部的燃燒器桿將火焰施加至測(cè)試片以點(diǎn)燃該測(cè)試樣品。
[0029]隨著測(cè)試片燃燒，以設(shè)定的間隔測(cè)量溫度的升高，并進(jìn)行記錄。從測(cè)量的樣品溫度中扣除校準(zhǔn)