含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料及其製備方法與流程
2023-10-08 08:30:34
本發明涉及防火塗料的技術領域，具體地說是一種含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料及其製備方法。
背景技術：
近些年來，火災給人類帶來了大量毀滅性的災難，如：2014年7月一艘名為「合金號」的遊艇在三亞灣東島北側海域起火、2014年4月江南造船廠在造八萬噸級貨輪著火、2010年美國海洋能源公司位於墨西哥灣的海洋平臺著火、杭州灣跨海大橋海上觀景平臺著火、2009年央視大樓火災等。為此，對船舶、海洋平臺以及大型鋼結構建築進行防火保護顯得尤為重要。實踐表明，在海洋平臺用鋼結構、船用鋼結構及大型鋼結構建築表面塗覆防火塗料，來提高鋼結構的耐火時間是最可靠、最實用的防火保護措施之一。
目前，有關於防火塗料研究和應用方面國內外研究者做了大量工作，如：J.R.Brown等人研究了一種用於艦船艙室的防火塗料，他們發現選擇含氯醇酸樹脂作基體樹脂比環氧聚酯樹脂、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂作基體樹脂製備的塗層防火性能好；楊保平等人以SBR、丙烯酸單體和苯乙烯合成了丙烯酸接枝SBR樹脂，並與HCPE、APP、PE、MEL、Sb2O3、氯化石蠟42、氫氧化鋁、硼酸鋅混合製備了超薄型鋼結構防火塗料，該塗料達到超薄型鋼結構防火塗料的要求；與J.R.Brown等以及楊保平等人不同的是，孫俊利等人以硼酚醛樹脂、環氧樹脂作基料，三聚氰胺、六次甲基四胺作防火助劑，製備了添加納米TiO2填料的防火塗料；上述防火塗料均取得了一定的效果，但是近些年來隨著人們對環保要求的提高，溶劑型防火塗料逐漸被水性防火塗料所取締，但水性防火塗料的不足之處在於，塗層耐候性差，所選擇的樹脂在塗層受火後易出現垂流現象，同時一些復配的樹脂體系未必與膨脹阻燃體系相協調；再者主要是由於阻燃體系在塗層中易出現返砂現象，從而將影響防火塗料的後期防火性能。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種改進的含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料及其製備方法，它可克服現有技術中防火塗料塗層受火時易垂流，阻燃體系易返砂，樹脂體系與膨脹阻燃體系不協調，塗層膨脹倍率低的一些不足。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是：含有核殼結構膨脹阻 燃體系的水性雙組份防火塗料，其特徵在於：
塗料由A、B兩組分構成，其中：
A組分的組成及其質量百分比為：
B組分的組成及其質量百分比為：
水性胺類固化劑 65％
水 35％。
含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料的製備方法，其特徵在於：所述的製備方法包括如下步驟：
a、製備A組成，將重量百分比為9％的顏填料、20％的水、1％的防黴劑、2％的抗凍劑、0.5％的偶聯劑在轉速為2000r/min的條件下高速分散30min；
隨後加入重量百分比為32％的樹脂、28％的核殼結構膨脹阻燃體系，在轉速為1200r/min的轉速下中速分散20min；
最後，加入重量百分比為0.5％的消泡劑、1.3％的觸變防沉劑、0.3％的增稠劑、0.4％的防結皮劑，在轉速為2000r/min轉速條件下高速分散10min，分裝備用；
b、製備B組分，將重量百分為65％的水性胺類固化劑和35％的水混合後均勻攪拌；
c、將A、B組分按照體積比3：1混合，在1200r/min的轉速條件下攪拌10min，熟化10min，即得防火塗料成品。
進一步的，所述的樹脂體系由矽丙乳液、苯丙乳液、水性環氧樹脂按照比例為2:1:1混合而成。所述的核殼結構的膨脹阻燃體系是由聚磷酸銨APP、季戊四醇PER和三聚氰胺MEL按照質量比6:3:2混合均勻後，加入氣相SiO2，最後將上述混合體系加入聚丙烯醯胺、水 性三聚氰胺甲醛樹脂的混合體系中，攪拌均勻，在溫度為120℃條件下通過雙螺杆擠出機擠出，得到核殼結構的膨脹阻燃體系；該核殼結構膨脹阻燃體系的特點在於，膨脹阻燃體系外層包覆樹脂體系，當其與塗料中的樹脂體系混合後，核殼結構中包覆的樹脂體系能夠形成較好的阻隔作用，遇水不易溶解析出，遇火也不影響膨脹發泡效果。
更進一步的，上述體系中各組分的具體質量百分比為：45％的APP+PER+MEL、7％的SiO2、27％的聚丙烯醯胺和30％水性三聚氰胺甲醛樹脂。
再進一步的，所述的阻燃協效劑為可膨脹石墨EG、氯化石蠟70、氫氧化鋁按照比例為5:3:2混合而成；
所述的顏填料為TiO2、改性偏硼酸鋇按照比例為3:1混合；
所述的消泡劑為美國陶氏DF105與聚醚3255按照比例為1:1混合；
所述的防黴劑為KS-197與ZnO按照比例為2:1混合；
所述的抗凍劑為乙二醇、乙二醇乙醚、一縮乙二醇按照比例為4:3:3混合；
所述的觸變防沉劑為SiO2、改性氫化蓖麻油、有機膨潤土按照1:4:2；
所述的偶聯劑為：KH-560與OP-10按照3:1混合；
所述的防結皮劑為842、AC-803按照2:1混合而成；
所述的增稠劑為羥乙基纖維素。
使用時，本發明所述的一種含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料及其製備方法，採用矽丙乳液、苯丙乳液以及水性環氧樹脂混合而成，由於矽丙乳液和苯丙乳液為熱塑性樹脂，在塗層受火時易出現垂流現象，使得塗層脫落，為此在體系中加入熱固性水性環氧樹脂，進一步的抑制了垂流現象；另外還提供了一種具有核殼結構的膨脹阻燃體系，該體系耐水性好、不易返砂；同時該塗層具有較好的膨脹發泡倍率。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
本發明主要包括含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料，其與現有技術的區別在於：
塗料由A、B兩組分構成，其中：
A組分的組成及其質量百分比為：
B組分的組成及其質量百分比為：
水性胺類固化劑 65％
水 35％
所述的樹脂體系由矽丙乳液、苯丙乳液、水性環氧樹脂按照比例為2:1:1混合而成。所述的核殼結構的膨脹阻燃體系是由聚磷酸銨APP、季戊四醇PER和三聚氰胺MEL按照質量比6:3:2混合均勻後，加入氣相SiO2，最後將上述混合體系加入聚丙烯醯胺、水性三聚氰胺甲醛樹脂的混合體系中，攪拌均勻，在溫度為120℃條件下通過雙螺杆擠出機擠出，得到核殼結構的膨脹阻燃體系；上述體系中各組分的具體質量百分比為：45％的APP+PER+MEL、7％的SiO2、27％的聚丙烯醯胺和30％水性三聚氰胺甲醛樹脂。
所述的阻燃協效劑為可膨脹石墨EG、氯化石蠟70、氫氧化鋁按照質量比5:3:2混合而成；所述的顏填料為TiO2、改性偏硼酸鋇按照質量比3:1混合；所述的消泡劑為美國陶氏DF105與聚醚3255按照質量比1:1混合；所述的防黴劑為KS-197與ZnO按照質量比2:1混合；所述的抗凍劑為乙二醇、乙二醇乙醚、一縮乙二醇按照質量比4:3:3混合；所述的觸變防沉劑為SiO2、改性氫化蓖麻油、有機膨潤土按照質量比1:4:2；所述的偶聯劑為KH-560與OP-10按照質量比3:1混合；所述的防結皮劑為842、AC-803按照質量比2:1混合而成；所述的增稠劑為羥乙基纖維素。所述的水性胺類固化劑為陶氏化學OUDRACureTM WB8004。
含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料的製備方法，其特徵在於：所述的製備方法包括如下步驟：a、製備A組成，將重量百分比為9％的顏填料、20％的水、1％的防黴劑、2％的抗凍劑、0.5％的偶聯劑在轉速為2000r/min的條件下高速分散30min；隨後加入重量百分比為32％的樹脂、28％的核殼結構膨脹阻燃體系，在轉速為1200r/min的轉速下中速分散20min；最後，加入重量百分比為0.5％的消泡劑、1.3％的觸變防沉劑、0.3％的增稠劑、0.4％的防結皮劑， 在轉速為2000r/min轉速條件下高速分散10min，分裝備用；b、製備B組分，將重量百分比為65％的水性胺類固化劑和35％的水混合後均勻攪拌；c、將一種含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料及其製備方法，以解決現有的防火塗料塗層受火時易垂流，阻燃體系易返砂，樹脂體系與膨脹阻燃體系不協調，塗層膨脹倍率低等技術難題。
在實施中，一種含有核殼結構膨脹阻燃體系的水性雙組份防火塗料及其製備方法，該塗料由A、B兩組分構成，其中：
A組分的組成及其質量百分比為：
B組分的組成及其質量百分比為：
OUDRACureTM WB8004 65％
水 35％
具體的製備方法為：
首先將A組分中的顏填料、15％水、防黴劑、抗凍劑、偶聯劑在轉速為2000r/min的條件下高速分散30min；隨後加入樹脂、核殼結構膨脹阻燃體系在轉速為1200r/min的轉速下中速分散20min；最後，加入消泡劑、觸變防沉劑、增稠劑、防結皮劑、剩餘5％水，在轉速為2000r/min的轉速條件下高速分散10min，分裝備用；
將B組分中的OUDRACureTM WB8004、水按照一定比例攪拌均勻。
使用時將A、B組分按照體積比3：1混合，在1200r/min的轉速條件下攪拌10min，熟化10min，即得防火塗料成品。
按照GB14907-2002的要求，將上述製備的防火塗料噴塗在經表面處理的標準樣件上，測試結果見實施例效果分析。另外依據GB1733-1993對塗層的耐水性能進行了測試，依據浸水前後的質量情況，發現塗層僅增重0.4％；最後對塗層膨脹後的炭質層進行分析發現，發泡倍率高(58倍)，炭質層碳孔均勻緻密，表面完整，無裂紋。
實施例效果分析：
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明具體實施只局限於上述這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。