CN108485352A - 一种相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，按质量份数包括以下的各组份：聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液35‑75份，半乳糖膨胀阻燃体系5‑25份和可膨胀填料5‑35份。在火灾环境中利用聚乙二醇和半乳糖等相变储能材料吸收潜热抵抗温度上升，利用聚磷酸铵和半乳糖等构成的膨胀阻燃体系阻滞材料的燃烧，可以实现高效阻燃防火，相变吸收的热量巨大、降温防火效果显著，适用于家具、墙体、钢结构、汽车、轮船、隧道的阻燃防火；涂料在250℃左右炭化膨胀，形成膨胀泡沫炭层，可以有效地隔热隔氧，阻碍可燃气体释放，抑制小火发展形成大火，减少火灾发生机会，减少火灾损失。

Description

一种相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于功能涂料制造领域，尤其涉及一种相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料及其制备方法。

背景技术

阻燃防火是关系人民生命财产安全的重要课题。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。据公安部消防局统计，2015年，全国共接报火灾33.8万起，造成1742人死亡、1112人受伤，直接财产损失39.5亿元。2015年5月25日，河南省平顶山市鲁山县康乐园老年公寓发生特别重大火灾事故，造成39人死亡、6人受伤，过火面积745.8平方米，直接经济损失2064.5万元，造成了极其恶劣的社会影响。

膨胀型阻燃剂有酸源、炭源和气源三个基本要素。在150℃温度范围酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸；在稍高的温度下，酸与碳源进行酯化反应，而体系中的胺基则作为酯化反应的催化剂，加速反应；体系在酯化反应前和酯化过程中熔融，反应过程中产生的不燃性气体使已经处于熔融状态的体系膨胀发泡，与此同时，多元醇和酯脱水碳化，形成无机物及碳残余物，体系进一步发泡；反应接近完成时，体系胶化和固化，最后形成多孔泡沫炭层。在火灾条件下膨胀阻燃剂与树脂协同作用形成的泡沫炭层，具有隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，是低烟、低毒、无腐蚀性气体产生的绿色高效阻燃技术方法。

相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

中国发明专利201410614087.1公开了一种新型的水基性膨胀隔热防火阻燃涂料，由成膜乳液、磷-氮-碳系阻燃材料、钛白粉等颜填料、涂料助剂、水等组成。

中国发明专利201310723631.1公开了一种膨胀型水性防火阻燃涂料及其制备方法，该膨胀型水性防火阻燃涂料包括按照质量份数计的如下原料：苯丙乳液80-90份、三聚氰胺15-18份、羟甲基纤维素13-15份、碳酰胺10-12份、纳米二氧化钛7-10份、六偏磷酸钠8-12份、季戊四醇2-5份、轻质碳酸钙10-16份、微晶石蜡0.5-1份、水90-95份。

中国发明专利201410064461.5公开了一种用于木制品的水性膨胀型隔热阻燃抑烟涂料，其制备过程为：在质量百分比为25-40％的改性聚氨酯乳液中,加入质量百分比为1-10％的分散剂，在搅拌状态下，加入质量百分比为5-15％的中空玻璃粉、质量百分比为20-35％的无卤膨胀型阻燃剂、质量百分比为0.01-1％消泡剂，在搅拌均匀后，加入质量百分比为0.1-30％的水，调整至合适粘度，从而制得水性膨胀型隔热阻燃抑烟涂料。

中国发明专利201510422702.3公开了一种超薄耐候型钢结构防火涂料及其制备方法，超薄耐候型钢结构防火涂料包含组分及重量比如下：基料12-20％、膨胀阻燃体系40-50％、颜填料10-18％、溶剂12-20％、助剂2-5％；膨胀阻燃体系包含组分及重量比如下：脱水催化剂42-52％、成炭剂25-45％、发泡剂10-25％。

中国发明专利200810222372.3公开了一种调温涂料及其制备方法，该调温涂料是由普通涂料或者功能涂料中添加有机无机复合相变材料制成，有机无机复合相变材料是将膨胀珍珠岩、凹凸棒土、沸石或海泡石复合石蜡或十八烷得到。

中国发明专利号201510056434.8公开了一种相变微胶囊型改性建筑隔热节能涂料及其制备方法，包括：30-40份水、0.4-1.0份增稠剂、0.1-0.3份多功能助剂、0.3-1份抗老化助剂、0.2-0.5份润湿剂、0.8-2.0份分散剂、0.8-1.5份防腐剂、0.4-1.0份防霉剂、0.2-0.5份消泡剂、2-5份成膜助剂、10-20份颜料、4-10份相变微胶囊、30-45份乳液经混合制成。所述相变微胶囊为烟台瑞龙化学技术有限公司提供的生产批号为RL30A、RL25A和RL20A中的一种或多种。

中国发明专利号201210064888.6公开了一种相变隔热保温内墙涂料，其特征在于其组成为：弹性乳液、水、分散剂、润湿剂、增稠剂、防腐剂、空心聚氨酯微球、纳米二氧化钛、不透明聚合物和水。其中，空心聚氨酯微球内包覆了聚乙二醇，其分子量在1000-2000之间。

中国发明专利号201510967146.8公开了一种相变涂料及其制备方法与应用，所述相变涂料包含石蜡与蒙脱土复合相变材料、填料、胶黏剂、分散剂、抗水剂、增稠剂和水，所述的石蜡与蒙脱土复合相变材料由石蜡和蒙脱土复合而成。

虽然以上研究工作取得了一些喜人成果，但是，现有膨胀阻燃涂料不能在中低温范围抑制温度快速上升，防火效率不高，现有相变涂料没有阻燃防火作用，因此，创制一种中低温相变吸热、高温膨胀炭层隔热保护的相变吸热膨胀阻燃防火涂料是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种中低温相变吸热抑制火苗、高温膨胀炭层隔热保护内部材料的相变吸热膨胀型阻燃防火涂料及其制备方法，适用于家具、墙体、钢结构、汽车、轮船、隧道的阻燃防火。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为提供一种相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，按质量份数包括以下的各组份：聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液35-75份，半乳糖膨胀阻燃体系5-25份和可膨胀填料5-35份；所述聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液由聚乙二醇-4000、丙烯酸和催化剂经丙酮溶液溶解加热搅拌后得到；所述半乳糖膨胀阻燃体系包括聚磷酸铵、半乳糖、甘露醇、季戊四醇和三聚氰胺；所述可膨胀填料包括可膨胀石墨、珍珠岩、蛭石、磷酸锌、硅烷偶联剂、增溶剂聚乙二醇-400和水。

上述相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，优选的，所述的聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液中，聚乙二醇-4000、丙烯酸和催化剂的质量比为100:(1.6-2.5):(0.05-0.1)；所述催化剂包括十二烷基苯磺酸或对甲苯磺酸。

优选的，所述的半乳糖膨胀阻燃体系中，聚磷酸铵、半乳糖、甘露醇、季戊四醇和三聚氰胺的质量比为(10-20):(15～35):(5～20):(5-10):(5-20)；所述聚磷酸铵的聚合度n>1000。

优选的，所述的可膨胀填料中，可膨胀石墨、珍珠岩、蛭石、磷酸锌、硅烷偶联剂、增溶剂聚乙二醇-400和水的质量比为(20-30):(20-30):(20-30):(5-7):(5-8):(30-40):(30-50)。

优选的，所述相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料还包括分散剂、增稠剂、润湿剂、防腐剂、成膜溶剂、消泡剂、颜料和水中的一种或几种。

本发明的相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，集成利用“相变吸热抑制火苗”、“膨胀炭层隔热保护”等技术，在火灾环境中利用聚乙二醇和半乳糖等相变储能材料吸收潜热抵抗温度上升，利用聚磷酸铵和半乳糖等构成的膨胀阻燃体系阻滞材料的燃烧，可以实现高效阻燃防火，相变吸收的热量巨大、降温防火效果显著，适用于家具、墙体、钢结构、汽车、轮船、隧道的阻燃防火；涂料在250℃左右炭化膨胀，形成膨胀泡沫炭层，可以有效地隔热隔氧，阻碍可燃气体释放，抑制小火发展形成大火，减少火灾发生机会，减少火灾损失；涂料的厚度为3.0mm，涂层的耐火时间90-120min，涂层膨胀倍率为8-25倍，800℃的残余质量为36-48％。

本发明首创利用半乳糖/甘露醇作为膨胀阻燃体系的碳源，聚乙二醇和半乳糖/甘露醇都是相变储能材料，聚乙二醇的相变温度为30-60℃、相变潜热175J/g，半乳糖的相变温度为189℃、相变潜热340J/g，甘露醇的相变温度为165℃、相变潜热326J/g；在160-190℃温度范围，半乳糖/甘露醇作为相变储能材料，可以通过相变吸热抵御温度上升；在250℃左右，半乳糖/甘露醇作为多羟基化合物，在酸源作用下可以发生脱水成炭反应，与熔融的聚乙二醇、半乳糖、甘露醇等一起形成膨胀泡沫炭层，可以有效隔热隔氧阻碍材料分解燃烧。

本发明利用可膨胀石墨、珍珠岩和蛭石作填料，它们在高温灼烧时发生膨胀反应，吸收膨胀相变热；这些填料的膨胀导致泡沫炭层增厚，隔热作用增强。

基于一个总的技术构思，本发明还相应提供一种相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水、丙酮和聚乙二醇-4000混合搅拌，加热升温到55～65℃使其搅拌溶解，加入催化剂和第一次丙烯酸，继续加热升温到100～120℃后搅拌反应，再加入第二次丙烯酸，继续加热升温到130～150℃继续搅拌反应，反应结束后得到聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液；

(2)将聚磷酸铵、半乳糖、甘露醇、季戊四醇和三聚氰胺混合均匀后砂磨到细度＜50μm，得到半乳糖膨胀阻燃体系；

(3)将可膨胀石墨、珍珠岩、蛭石、磷酸锌、硅烷偶联剂、增溶剂聚乙二醇-400和水进行剪切分散，然后进行砂磨到细度＜50μm，过滤，得到可膨胀填料；

(4)在低速搅拌下将防腐剂、成膜溶剂、增稠剂、分散剂、消泡剂和润湿剂中的一种或几种放入水中，混合均匀后，将所述步骤(2)后得到的半乳糖膨胀阻燃体系、所述步骤(3)后得到的可膨胀填料和颜料加入搅起的旋涡中，分散完毕后在低速搅拌下加入所述步骤(1)后得到的聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液，调整pH值，进行高速剪切搅拌，用水和/或增稠剂调整粘度，过筛出料后即得到当所述的相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，第一次丙烯酸加入的质量和第二次丙烯酸加入的质量比为6-7:3-4，升温到100～120℃后搅拌5～7h，升温到130～150℃继续搅拌反应1～3h。

优选的，所述步骤(3)中，剪切分散的时间为20-40min。

优选的，所述步骤(4)中，低速搅拌的速度为140～160r/min，高速剪切搅拌的速度为800～1200r/min，高速剪切搅拌的时间为15～25min，调整pH值为4～6。

优选的，所述步骤(4)中，润湿剂为聚乙二醇-800，所述增稠剂为聚乙二醇-1000，所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，所述成膜溶剂为丙酮，所述分散剂为水玻璃，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。

本发明将相变储能材料聚乙二醇与丙烯酸聚合制备成膜乳液，在正常使用情况下，聚乙二醇是涂层中的成膜物质；在遇到火焰灼烧时，聚乙二醇发生相变吸热，抵御温度上升，有效保护涂层和内部材料不受火焰侵袭；聚乙二醇在涂料中具备多种角色的功用，可以有效降低成本，增加相变潜热，提高阻燃防火效率。

本发明同时利用聚乙二醇-4000制备成膜物质、半乳糖/甘露醇作为成炭剂、聚乙二醇-400作增溶剂、聚乙二醇-1000作增稠剂，同时使用多种相变储能材料，相变储能材料在涂层中占比超过50％，构成了从30-200℃大范围的吸热降温体系，从而在火灾条件下可以有效抑制涂层及其内部材料温度的升高，阻止材料燃烧，避免火灾发生；相变储能材料构成涂料的多种组分，相变吸收的热量巨大、降温防火效果显著；一剂多用，既减少了原材料的消耗、降低成本，又提高了相变吸热的密度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，集成利用“相变吸热抑制火苗”、“膨胀炭层隔热保护”等技术，在火灾环境中利用聚乙二醇和半乳糖等相变储能材料吸收潜热抵抗温度上升，利用聚磷酸铵和半乳糖等构成的膨胀阻燃体系阻滞材料的燃烧，可以实现高效阻燃防火，相变吸收的热量巨大、降温防火效果显著，适用于家具、墙体、钢结构、汽车、轮船、隧道的阻燃防火；涂料在250℃左右炭化膨胀，形成膨胀泡沫炭层，可以有效地隔热隔氧，阻碍可燃气体释放，抑制小火发展形成大火，减少火灾发生机会，减少火灾损失；涂料的厚度为3.0mm，涂层的耐火时间90-120min，涂层膨胀倍率为8-25倍，800℃的残余质量为36-48％。

2、本发明将相变储能材料聚乙二醇与丙烯酸聚合制备成膜乳液，在正常使用情况下，聚乙二醇是涂层中的成膜物质；在遇到火焰灼烧时，聚乙二醇发生相变吸热，抵御温度上升，有效保护涂层和内部材料不受火焰侵袭；聚乙二醇在涂料中具备多种角色的功用，可以有效降低成本，增加相变潜热，提高阻燃防火效率。

3、本发明首创利用半乳糖/甘露醇作为膨胀阻燃体系的碳源，聚乙二醇和半乳糖/甘露醇都是相变储能材料，聚乙二醇的相变温度为30-60℃、相变潜热175J/g，半乳糖的相变温度为189℃、相变潜热340J/g，甘露醇的相变温度为165℃、相变潜热326J/g；在160-190℃温度范围，半乳糖/甘露醇作为相变储能材料，可以通过相变吸热抵御温度上升；在250℃左右，半乳糖/甘露醇作为多羟基化合物，在酸源作用下可以发生脱水成炭反应，与熔融的聚乙二醇、半乳糖、甘露醇等一起形成膨胀泡沫炭层，可以有效隔热隔氧阻碍材料分解燃烧。

4、本发明同时利用聚乙二醇-4000制备成膜物质、半乳糖/甘露醇作为成炭剂、聚乙二醇-400作增溶剂、聚乙二醇-1000作增稠剂，同时使用多种相变储能材料，相变储能材料在涂层中占比超过50％，构成了从30-200℃大范围的吸热降温体系，从而在火灾条件下可以有效抑制涂层及其内部材料温度的升高，阻止材料燃烧，避免火灾发生；相变储能材料构成涂料的多种组分，相变吸收的热量巨大、降温防火效果显著；一剂多用，既减少了原材料的消耗、降低成本，又提高了相变吸热的密度。

5、本发明利用可膨胀石墨、珍珠岩和蛭石作填料，它们在高温灼烧时发生膨胀反应，吸收膨胀相变热；这些填料的膨胀导致泡沫炭层增厚，隔热作用增强。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，其制备方法包括如下步骤：

(1)聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液的制备：将300kg水和50kg丙酮加入反应釜中，加入500kg聚乙二醇-4000(4000为聚乙二醇的聚合度)，搅拌，加热升温到60℃，搅拌溶解；再加入0.25kg催化剂十二烷基苯磺酸(对甲苯磺酸)和5kg丙烯酸，继续加热升温到110℃，搅拌反应6h；再加入3kg丙烯酸，加热升温到140℃，继续搅拌反应2h，反应结束，得到聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液；

(2)半乳糖膨胀阻燃体系的制备：将100kg聚磷酸铵APP(n>1000)(酸源)，150kg半乳糖、100kg甘露醇和50kg季戊四醇(碳源)，100kg三聚氰胺(气源)，在砂磨机中搅拌均匀、砂磨到细度＜50μm，得到半乳糖膨胀阻燃体系；

(3)可膨胀填料的制备：将100kg可膨胀石墨、100kg珍珠岩、100kg蛭石、20kg磷酸锌，加30kg硅烷偶联剂A-172，200kg增溶剂聚乙二醇-400和150kg水，在高速分散机中剪切分散20min，转入砂磨机中砂磨到细度＜50μm，用袋式过滤器过滤，得到可膨胀填料；

(4)将10kg水放入高速搅拌机中，在150r/min低速搅拌下依次加入2kg增稠剂聚乙二醇-1000(1000为聚乙二醇的聚合度)、3kg润湿剂聚乙二醇-800(800为聚乙二醇的聚合度)，混合均匀后，将上述步骤(2)制备的20kg半乳糖膨胀阻燃体系、25kg上述步骤(3)制备的可膨胀填料缓慢加入叶轮搅起的旋涡中，分散完毕后，在150r/min低速搅拌下逐渐加入50kg上述步骤(1)制备的聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液，调整pH值为6，在1000r/min高速剪切搅拌20min，过筛出料，得到相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料。

该相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，利用聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯作成膜物质、半乳糖作膨胀阻燃碳源，涂料的多种主要成分都是由相变储能材料构成，相变吸收的热量巨大、降温防火效果显著。该相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，可应用于家具、内墙、汽车、轮船、钢结构、隧道的阻燃防火。

实施例2：

一种本发明的相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，其制备方法包括如下步骤：

(1)聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液的制备：将300kg水和50kg丙酮加入反应釜中，加入450kg聚乙二醇-4000(4000为聚乙二醇的聚合度)，搅拌，加热升温到60℃，搅拌溶解；再加入0.25kg催化剂十二烷基苯磺酸(对甲苯磺酸)和5kg丙烯酸，继续加热升温到110℃，搅拌反应6h；再加入3kg丙烯酸，加热升温到140℃，继续搅拌反应2h，反应结束，得到聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液；

(2)半乳糖膨胀阻燃体系的制备：将100kg聚磷酸铵APP(n>1000)(酸源)，120kg半乳糖、120kg甘露醇和60kg季戊四醇(碳源)，100kg三聚氰胺(气源)，在砂磨机中搅拌均匀、砂磨到细度＜50μm，得到半乳糖膨胀阻燃体系；

(3)可膨胀填料的制备：将110kg可膨胀石墨、90kg珍珠岩、80kg蛭石、20kg磷酸锌，加30kg硅烷偶联剂A-172，200kg增溶剂聚乙二醇-400和150kg水，在高速分散机中剪切分散20min，转入砂磨机中砂磨到细度＜50μm，用袋式过滤器过滤，得到可膨胀填料；

(4)将10kg水放入高速搅拌机中，在150r/min低速搅拌下依次加入2kg增稠剂聚乙二醇-1000(1000为聚乙二醇的聚合度)、3kg润湿剂聚乙二醇-800(800为聚乙二醇的聚合度)，混合均匀后，将上述步骤(2)制备的25kg半乳糖膨胀阻燃体系、20kg上述步骤(3)制备的可膨胀填料缓慢加入叶轮搅起的旋涡中，分散完毕后，在150r/min低速搅拌下逐渐加入50kg上述步骤(1)制备的聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液，调整pH值为6，在1000r/min高速剪切搅拌20min，过筛出料，得到相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料。

该相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，利用聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯作成膜物质、半乳糖作膨胀阻燃碳源，涂料的多种主要成分都是由相变储能材料构成，相变吸收的热量巨大、降温防火效果显著。该相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，可应用于家具、内墙、汽车、轮船、钢结构、隧道的阻燃防火。

对比例：

本对比例是一种不含相变储能材料的丙烯酸树脂水性涂料的制造方法，包括以下步骤：

(1)将50kg水加入反应釜中，加入40kg苯乙烯、20kg丙烯酸，搅拌，加热升温到80℃，搅拌溶解；再加入0.25kg催化剂十二烷基苯磺酸和4kg丙烯酸，加入0.25kg过硫酸铵继续加热升温到110℃，搅拌反应6h；再加入1kg丙烯酸，加热升温到140℃，继续搅拌反应2h，反应结束，得到自交联丙烯酸酯成膜乳液；

(2)将10kg聚磷酸铵APP(n>1000)(酸源)，10kg季戊四醇(碳源)，10kg三聚氰胺(气源)，在砂磨机中搅拌均匀、砂磨到细度＜50μm，得到季戊四醇膨胀阻燃体系；

(3)将300kg钛白粉、20kg磷酸锌，加3kg硅烷偶联剂A-172，15kg水，在高速分散机中剪切分散20min，转入砂磨机中砂磨到细度＜50μm，用袋式过滤器过滤，得到二氧化钛填料；

(4)将10kg水放入高速搅拌机中，在150r/min低速搅拌下依次加入2kg增稠剂羧甲基纤维素、3kg润湿剂二辛基磺化琥珀酸钠，混合均匀后，将上述步骤(2)制备的20kg季戊四醇膨胀阻燃体系、25kg上述步骤(3)制备的二氧化钛填料缓慢加入叶轮搅起的旋涡中。分散完毕后，在150r/min低速搅拌下逐渐加入50kg上述步骤(1)制备的自交联丙烯酸酯成膜乳液、调整pH值，在1000r/min高速剪切搅拌20min，过筛出料，得到丙烯酸树脂水性涂料。

实施例1-2和本对比例所得的水性涂料性能指标如表1所示。

表1：丙烯酸膨胀型水性阻燃涂料的阻燃防火性能指标

由表1可见，实施例1和实施例2采用本发明的制备方法制备得到的相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，相对于对比例1得到的丙烯酸树脂水性涂料而言，平均热容、膨胀倍率、炭化时间、耐火极限时间和残炭率等指标大幅度上升，热释放量和烟释放量大幅度下降。这说本发明集成利用“相变吸热抑制火苗”、“膨胀炭层隔热保护”等技术制备的相变吸热膨胀阻燃涂料，各项阻燃防火性能指标优异，可以实现高效阻燃防火。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，其特征在于，按质量份数包括以下的各组份：聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液35-75份，半乳糖膨胀阻燃体系5-25份和可膨胀填料5-35份；所述聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液由聚乙二醇-4000、丙烯酸和催化剂经丙酮溶液溶解加热搅拌后得到；所述半乳糖膨胀阻燃体系包括聚磷酸铵、半乳糖、甘露醇、季戊四醇和三聚氰胺；所述可膨胀填料包括可膨胀石墨、珍珠岩、蛭石、磷酸锌、硅烷偶联剂、增溶剂聚乙二醇-400和水。

2.根据权利要求1所述相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，其特征在于，所述的聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液中，聚乙二醇-4000、丙烯酸和催化剂的质量比为100:(1.6-2.5):(0.05-0.1)；所述催化剂包括十二烷基苯磺酸或对甲苯磺酸。

3.根据权利要求1所述相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，其特征在于，所述的半乳糖膨胀阻燃体系中，聚磷酸铵、半乳糖、甘露醇、季戊四醇和三聚氰胺的质量比为(10-20):(15～35):(5～20):(5-10):(5-20)；所述聚磷酸铵的聚合度n>1000。

4.根据权利要求1所述相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，其特征在于，所述的可膨胀填料中，可膨胀石墨、珍珠岩、蛭石、磷酸锌、硅烷偶联剂、增溶剂聚乙二醇-400和水的质量比为(20-30):(20-30):(20-30):(5-7):(5-8):(30-40):(30-50)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料，其特征在于，所述相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料还包括分散剂、增稠剂、润湿剂、防腐剂、成膜溶剂、消泡剂、颜料和水中的一种或几种。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水、丙酮和聚乙二醇-4000混合搅拌，加热升温到55～65℃使其搅拌溶解，加入催化剂和第一次丙烯酸，继续加热升温到100～120℃后搅拌反应，再加入第二次丙烯酸，继续加热升温到130～150℃继续搅拌反应，反应结束后得到聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液；

(2)将聚磷酸铵、半乳糖、甘露醇、季戊四醇和三聚氰胺混合均匀后砂磨到细度＜50μm，得到半乳糖膨胀阻燃体系；

(3)将可膨胀石墨、珍珠岩、蛭石、磷酸锌、硅烷偶联剂、增溶剂聚乙二醇-400和水进行剪切分散，然后进行砂磨到细度＜50μm，过滤，得到可膨胀填料；

(4)在低速搅拌下将防腐剂、成膜溶剂、增稠剂、分散剂、消泡剂和润湿剂中的一种或几种放入水中，混合均匀后，将所述步骤(2)后得到的半乳糖膨胀阻燃体系、所述步骤(3)后得到的可膨胀填料和颜料加入搅起的旋涡中，分散完毕后在低速搅拌下加入所述步骤(1)后得到的聚乙二醇相变自交联丙烯酸酯成膜乳液，调整pH值，进行高速剪切搅拌，用水和/或增稠剂调整粘度，过筛出料后即得到当所述的相变吸热的膨胀型阻燃防火水性涂料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，第一次丙烯酸加入的质量和第二次丙烯酸加入的质量比为6-7:3-4，升温到100～120℃后搅拌5～7h，升温到130～150℃继续搅拌反应1～3h。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，剪切分散的时间为20-40min。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，低速搅拌的速度为140～160r/min，高速剪切搅拌的速度为800～1200r/min，高速剪切搅拌的时间为15～25min，调整pH值为4～6。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，润湿剂为聚乙二醇-800，所述增稠剂为聚乙二醇-1000，所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮，所述成膜溶剂为丙酮，所述分散剂为水玻璃，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。