CN102702962A - 膨胀型防火涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膨胀型防火涂料，所述涂料包含有机硅树脂。所述涂料按重量份数包括：树脂：10~40、催化剂：10~40、成炭剂：5～20、发泡剂：5～20、阻燃剂：3～15，所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物和有机硅树脂的混合物。本发明所述涂料克服了现有防火涂料热稳定性差的缺点，所述涂料具有防火隔热性能好、粘接力好、强度高、能经受高低温循环的影响，涂层的耐水性、耐酸性、耐盐腐蚀性良好，不易脱落，贮存稳定，装饰性好，施工方便等特点，燃烧时无烟雾或少烟雾产生，特别适合于作超薄型钢结构防火涂料、饰面型防火涂料及电缆防火涂料。

Description

膨胀型防火涂料

技术领域

本发明涉及防火涂料，特别涉及膨胀型防火涂料，可用作钢结构防火涂料、饰面型防火涂料、电缆防火涂料。

背景技术

防火涂料从防火机理来讲一般分为膨胀型和非膨胀型两类。非膨胀型防火涂料是靠其自身的高难燃或不燃性来达到阻燃防火的目的，要想达到好的防火效果必须涂得很厚，添加大量含卤素、氮、磷等阻燃剂，产生大量有毒气体。膨胀型防火涂料就是涂膜受热膨胀形成蜂窝状炭化层，使火焰热量受到隔离而减少或减缓对底材的传递，同时在高温时涂料分解出不燃气体，隔绝并稀释了空气，另外涂层在防火时发生的一系列物理和化学反应吸收了大量热量从而起到阻燃和延缓火焰扩展、蔓延，为人们提供灭火的时间。膨胀型防火涂料受热膨胀后，产生的多孔泡沫防御层，比原涂层厚几十甚至几百倍，且膨胀后泡沫层的导热系数比末膨胀前的涂层至少低一个数量级，涂得很薄就可达到很好的防火效果。

美国专利US.6054513介绍了一种防火涂料，在遇火时产生碳化隔离层，在湿热环境下贮存稳定性好，但却没有涉及烟雾处理的问题。

CN1164701C公开了一种膨胀型防火涂料，包括丙烯酸树脂、催化剂、成炭剂、发泡剂、阻燃剂、补强剂、颜填料、助剂、烟雾抑制剂等成分，并对丙烯酸树脂改性，对催化剂进行表面处理以及加入烟雾抑制剂来提高涂料的综合性能。当涂膜受热膨胀时形成不易燃二维空间结构的炭化层，使火焰热量受到隔离而减少对底材的传导，同时在高温时涂料分解出不燃气体，隔绝并稀释空气，阻止火焰扩展、蔓延。该涂料适合于钢结构、木质基材、电缆等的防火涂装。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合性能优良的膨胀型防火涂料，所述涂料解决了目前防火涂料热稳定性差的缺点，具有非常优异的防火性能以及热稳定性能。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

所述膨胀型防火涂料，其树脂包含有机硅树脂。有机硅树脂的加入可以显著提高涂料涂层的热稳定性。

所述涂料还包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如环氧树脂和酚醛树脂的混合物，酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物，环氧树脂和丙烯酸树脂的混合物，环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物。

作为优选技术方案，所述涂料按重量份数包括：

所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物和有机硅树脂的混合物。所述混合物例如环氧树脂和酚醛树脂的混合物，酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物，环氧树脂和丙烯酸树脂的混合物，环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物。

作为优选技术方案，所述涂料按重量份数包括：

所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物和有机硅树脂的混合物。所述混合物例如环氧树脂和酚醛树脂的混合物，酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物，环氧树脂和丙烯酸树脂的混合物，环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物。

优选地，所述涂料按重量份数包括：

所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物和有机硅树脂的混合物。所述混合物例如环氧树脂和酚醛树脂的混合物，酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物，环氧树脂和丙烯酸树脂的混合物，环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物。

所述有机硅树脂选自聚酯改性硅氧烷、聚醚改性硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如聚甲基苯基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷的混合物，聚醚改性硅氧烷和聚酯改性硅氧烷的混合物，聚甲基苯基硅氧烷和聚醚改性硅氧烷的混合物，聚二甲基硅氧烷和聚酯改性硅氧烷的混合物，聚甲基苯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷和聚醚改性硅氧烷的混合物，聚酯改性硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷的混合物，聚醚改性硅氧烷、聚酯改性硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷的混合物。

催化剂是膨胀型防火涂料的关键成份之一，它促进和改进涂层的热分解过程，减少或阻止有机物热分解时产生的可燃性焦油、醛、酮等的量，促进不燃性气体的产生及在高温下稳定的三维结构炭化层的形成。只要能在适当温度(一般认为150～250℃)下，分解出的成分能对含羟基的物质进行脱水的材料均可做为催化剂。优选地，所述催化剂选自磷酸二氢铵、磷酸尿素、聚磷酸铵、聚磷酸铵钾、三聚磷酸钾、磷酸三聚氰胺、磷酸双三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、有机磷酸酯、硼酸盐、酯及衍生物、磺酸酯及衍生物中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如磺酸酯及衍生物和酯及衍生物的混合物，硼酸盐和有机磷酸酯的混合物，焦磷酸三聚氰胺和磷酸双三聚氰胺的混合物，磷酸三聚氰胺和三聚磷酸钾的混合物，聚磷酸铵钾和聚磷酸铵的混合物，有机磷酸酯和焦磷酸三聚氰胺的混合物，磷酸双三聚氰胺和磷酸三聚氰胺的混合物，三聚磷酸钾和聚磷酸铵钾的混合物，磷酸尿素和磷酸二氢铵的混合物，磷酸二氢铵和磺酸酯及衍生物的混合物，酯及衍生物和硼酸盐的混合物，聚磷酸铵钾和磷酸三聚氰胺的混合物。

成炭剂是涂层在高温下形成不易燃三维空间结构的泡沫碳化层的物质基础，对泡沫碳化层起骨架作用。成炭剂在分解温度上要和催化剂相匹配，成炭剂的有效性取决于分子中羟基及碳原子的含量，羟基的数量大，成炭剂被脱水的速度相对较快，但成炭剂本身的亲水性高，所以并非羟基的数量越高越好，碳原子含量高、分子大，对最终形成的炭化层的强度及致密性有利。所述成炭剂选自淀粉、纤维素及衍生物、蔗糖、山梨醇、季戊四醇及衍生物、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如酚醛树脂和环氧树脂的混合物，季戊四醇及衍生物和山梨醇的混合物，蔗糖和纤维素及衍生物的混合物，淀粉和酚醛树脂的混合物，环氧树脂和季戊四醇及衍生物的混合物，山梨醇和蔗糖的混合物，纤维素及衍生物和淀粉的混合物。

发泡剂在一定温度内释放出不燃性气体-----卤化氢、氨、氮及其化合物、水汽。常用的发泡剂有：双氰胺、三聚氰胺、氯化石蜡、尿素、三聚氰胺的磷酸盐及硼酸盐等。为了能延长发泡时间，使炭化层的高度更理想，一般都采用多个发泡剂合用，本发明体系采用三聚氰胺和氯化石蜡为发泡剂，也可采用三聚氰胺盐/酯(如磷酸三聚氰胺)和氯化石蜡为发泡剂。

所述涂料还包括补强剂、颜填料、溶剂、烟雾抑制剂中的一种或者至少两种的混合物；

本发明人经过多次试验证明，发泡高度并不完全与耐火极限成正比，若膨胀层疏松，发泡越高其耐火极限越差，因此增加膨胀层的强度是提高防火涂料耐火极限的关键之一。优选地，所述补强剂为炭黑。

优选地，所述补强剂的重量份数为1~10，例如2、3、4、5、6、7、8、9，优选2~8，进一步优选3~5,。

对膨胀型防火涂料而言，由于已加入了大量防火添加剂，故颜填料不宜多加，超过20%(重量百分数)即大大影响其膨胀效果。在选择颜填料时尽量选择着色力高、热反射系数高、导热系数低、对炭化层能起骨架作用的无机颜料、填料，有机颜料尽量少加或不加。一般用钛白、氧化锌等作着色颜料。优选地，所述颜填料的重量份数为1~20，例如2、4、6、8、10、12、14、16、18、19，优选2~18，进一步优选3~15。

优选地，所述溶剂的重量份数为15~30，例如16、18、20、22、24、26、28、29，优选18~30，进一步优选20~28。所述溶剂选自乙醇、甲醇、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、异丁醇、环己酮中的一种或者至少两种的混合物。

为了减少有毒烟雾的发生量，本发明还专门添加了烟雾抑制剂，常用的烟雾抑制剂有：氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、碳酸钙、硼酸锌、钼酸锌等。对本发明而言，优选的是硼酸锌、氧化铝。优选地，所述烟雾抑制剂的重量份数为1~5，优选1.5~4，进一步优选2~4。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述涂料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。本发明例如所述涂料还可以包括适量的分散剂和沉降剂，分散剂和抗沉降剂改进了涂料的施工性能、以及贮存稳定性和发泡的均匀性。

所述溶剂选自乙醇、甲醇、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、异丁醇、环己酮中的一种或者至少两种的混合物。

本发明的膨胀型防火涂料用本领域通用的方法制备，例如用下列方法：先溶解好树脂备用，然后按配方量称好各组份，加入配料罐中，搅拌均匀，然后上三辊研磨机研磨至细度合格，用高速搅拌机分散均匀，过滤包装出料。

本发明的膨胀型防火涂料克服了现有防火涂料热稳定性差的缺点，所述涂料具有防火隔热性能好、粘接力好、强度高、能经受高低温循环的影响，涂层的耐水性、耐酸性、耐盐腐蚀性良好，不易脱落，贮存稳定，装饰性好，施工方便等特点，燃烧时无烟雾或少烟雾产生。特别适合于作超薄型钢结构防火涂料、饰面型防火涂料及电缆防火涂料。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

所述涂料按重量份数包括：

实施例2

所述涂料按重量份数包括：

实施例3

所述涂料按重量份数包括：

实施例4

实施例5

实施例6

实施例1-6所述涂料的制备方法如下所述：先溶解好树脂备用，然后按配方量称好各组份，加入配料罐中，搅拌均匀，然后上三辊研磨机研磨至细度合格，用高速搅拌机分散均匀，过滤包装出料。

对比例

对比例为CN1164701C所公开的实施例4。所述涂料按重量份数包括：

丙烯酸树脂10份，氯醚树脂2份，实施例2的改性过的催化剂28份，MP 15份，二季戊四醇8份，铁白粉5份，氯化石蜡3份，硼酸锌2份，硅灰石2份。

实施例1-6和对比例所述涂料的性能指标如表1所示。

表1实施例1-6和对比例所述涂料性能指标

防火性能实验室对比：上述实施例1-6和对比例涂膜，用酒精喷灯火焰距涂层5cm烘烤，涂层厚度1mm，受火时间5min。结果：以上涂膜均能形成比较均匀致密的炭化层。

当涂料作为饰面漆用于木质基材时，参照GB12442.1-95，进行防火性能测试，本发明实施例1-6涂料当干膜厚度为0.5mm时，用酒精灯烘烤30min后，涂层膨胀高度1-2cm，木质基材不发生碳化或发生轻微碳化。

当涂料用于钢结构底材时，按照GB14907-94进行防火性能测试，大大超过国标中要求的指标，，且实施例1-6所述涂料指标明显优于对比例。

当用作电缆防火涂料时，按照GA181-1998进行防火性能测试，本发明所述涂料达到A类防火涂料指标。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细组成，但本发明并不局限于上述详细组成，即不意味着本发明必须依赖上述详细组成才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种膨胀型防火涂料，其特征在于，所述涂料包含有机硅树脂。

2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述涂料还包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物。

3.如权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括：

所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物和有机硅树脂的混合物。

4.如权利要求1-3之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括：

所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物和有机硅树脂的混合物。

5.如权利要求1-4之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括：

所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物和有机硅树脂的混合物。

6.如权利要求1-5之一所述的涂料，其特征在于，所述有机硅树脂选自聚酯改性硅氧烷、聚醚改性硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的一种或者至少两种的混合物；

优选地，所述催化剂选自磷酸二氢铵、磷酸尿素、聚磷酸铵、聚磷酸铵钾、三聚磷酸钾、磷酸三聚氰胺、磷酸双三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、有机磷酸酯、硼酸盐、酯及衍生物、磺酸酯及衍生物中的一种或者至少两种的混合物。

7.如权利要求1-6之一所述的涂料，其特征在于，所述成炭剂选自淀粉、纤维素及衍生物、蔗糖、山梨醇、季戊四醇及衍生物、环氧树脂、酚醛树脂中的一种或者至少两种的混合物。

8.如权利要求1-7之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料还包括补强剂、颜填料、溶剂、烟雾抑制剂中的一种或者至少两种的混合物；

优选地，所述补强剂为炭黑；

优选地，所述补强剂的重量份数为1~10，优选2~8，进一步优选3~5；

优选地，所述颜填料的重量份数为1~20，优选2~18，进一步优选3~15；

优选地，所述溶剂的重量份数为15~30，优选18~30，进一步优选20~28；

优选地，所述烟雾抑制剂的重量份数为1~5，优选1.5~4，进一步优选2~4。

9.如权利要求1-8之一所述的涂料，其特征在于，所述溶剂选自乙醇、甲醇、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、异丁醇、环己酮中的一种或者至少两种的混合物。

10.如权利要求1-9之一所述的涂料，其特征在于，所述涂料按重量份数包括：

其中，所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或者至少两种的混合物和有机硅树脂的混合物。