CN117887295A - 一种防火涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种防火涂料及其制备方法。本发明提供的防火涂料，包括：硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥、水玻璃、复合发泡剂、玄武岩纤维和水；每立方米防火涂料中含有氮气0.5立方米‑0.7立方米。本发明提供的防火涂料通过将硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥、水玻璃和玄武岩纤维等无机材料或无机凝胶材料充分分散于氮气和发泡剂形成的氮气泡沫中，可充分发挥氮气泡沫以及无机材料或无机凝胶材料的优势，通过提高涂料的稳定性、降低导热系数，从而使制备的涂料具有优异防火、保温和隔热性能。

Description

一种防火涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种防火涂料及其制备方法和应用。

背景技术

在全球能源供应紧张的状况下，节能保温的成为大家关注点，当下普遍的保温方式为使用保温板材，但是其还存在一定的问题，近年来，多个高层建筑物发生火灾，防火的建筑材料能够为灭火和人员撤离赢得时间；因此防火保温隔热的涂料成为代替板材的保温材料。但是，目前的防火涂料多数以在涂料中加入阻燃剂来达到防火效果，但是其也存在一定问题，如：阻燃剂可能会含有有害物质，对环境和人体健康造成一定风险；阻燃剂的添加还可能会对涂料的物理性能和工艺加工性能产生影响，使其附着力变差等；一些高效的阻燃剂制作成分较高，可能会增加涂料的生产成本。因此，针对现有防火涂料技术单一、性能不稳定以及不能兼顾隔热保温效果的问题，开发一种新的防火涂料具有重要意义。

发明内容

针对现有防火涂料技术单一、性能不稳定、附着力差以及不能兼顾隔热保温效果的问题，本发明提供一种抗菌涂料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

本发明第一个方面提供一种防火涂料，包括如下重量份数的原料组分：硅酸铝10份-30份，膨润土15份-18份，二氧化硅3份-10份，石英粉15份-25份，白水泥25份-40份，水玻璃3份-10份，复合发泡剂0.8份-1.5份，玄武岩纤维2份-6份和水148份-287份；每立方米防火涂料中含有氮气0.5立方米-0.7立方米；

所述复合发泡剂中动物蛋白的含量为38％-42％，植物蛋白的含量为38％-40％。

相对于现有技术，本发明提供的防火涂料，其中，硅酸铝能够吸收大量的热量并且在高温下还能释放能量，减缓涂料涂层表面的升温速率，并且硅酸铝的微孔结构有利于延缓热量的传递；膨润土在涂料中形成的结构能够有效阻止火焰蔓延，从而达到防火功效；二氧化硅和石英粉可以增强涂料涂层的硬度和耐磨性，使涂料涂层更加致密，减少热量吸收和传递，使涂料具有优异的防火、保温和隔热功效；白水泥和水玻璃添加在涂料中能形成坚固的骨架结构，使涂料内部的成交点更加稳定结实，增强涂料涂层的稳定性，从而进一步提高涂料的耐火性；玄武岩纤维能阻止热量传递，显著提高涂料的耐火等级和隔热性能；氮气和特定发泡剂通过形成氮气泡沫掺杂在涂料中，稳定性好，不仅可以稀释可燃气体和氧气，还能在涂料表面形成一层致密的泡沫层，涂料内部形成稳定的独立空腔，其通过降低导热系数从而使涂料达到防火、保温和隔热效果。

本发明提供的防火涂料通过将硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥、水玻璃和玄武岩纤维等无机材料或无机凝胶材料充分分散于氮气和发泡剂形成的氮气泡沫中，可充分发挥氮气泡沫以及无机材料或无机凝胶材料的优势，通过提高涂料的稳定性、降低导热系数，从而使制备的涂料具有优异防火、保温和隔热性能。

优选的涂料厚度有利于进一步提高涂料的防火、保温和隔热性能。

优选的，所述硅酸铝的粒径为2000-2500目。

优选的，所述膨润土的粒径为150-200目。

优选的，所述二氧化硅的粒径为150-200目。

优选的，所述石英粉的粒径为200-300目。

优选的，所述白水泥的粒径为200-300目。

通过限定无机材料和无机凝胶材料的粒径，可以使上述材料可以更好地分散于氮气泡沫中，进一步提高涂料的防火、保温和隔热性能。

优选的，所述水玻璃的模数为2.25-2.35。

优选的，所述复合发泡剂为河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂。

优选的发泡剂能稳定涂料涂层，进一步提高涂料的防火、保温和隔热效果。

优选的，所述玄武岩纤维的抗拉强度为3000MPa-4800MPa。

通过限定玄武岩纤维的抗拉强度，能赋予涂料优异的力学性能，避免涂层出现开裂等问题，从而进一步提高涂料的防火、保温和隔热性能。

本发明第二个方面提供上述防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:48-52混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得所述防火涂料。

优选的，所述氮气泡沫中气泡的直径为0.4mm-0.8mm。

优选的，步骤3中，通入氮气泡沫时使用的装置可参照申请号CN202320489624.9。

本发明第三个方面提供一种防火涂层，由上述防火涂料制备得到。

优选的，所述防火涂层的厚度为1.5cm-2cm。

本发明提供的防火涂料的制备方法操作简单，适合工业化大规模生产，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，节省了施工成本，提高了施工效率，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种防火涂料，包括如下重量份数的原料组分：粒径为2000目的硅酸铝30份，粒径为150目的膨润土15份，粒径为200目的二氧化硅10份，粒径为200目的石英粉15份，粒径为300目的白水泥40份，模数为2.3的水玻璃3份，河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂0.8份，抗拉强度为3000MPa的玄武岩纤维2份和水211份；每立方米防火涂料中含有氮气0.5立方米；

本实施例还提供上述防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:48混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得防火涂料。

实施例2

本实施例提供一种防火涂料，包括如下重量份数的原料组分：粒径为2500目的硅酸铝10份，粒径为200目的膨润土18份，粒径为150目的二氧化硅3份，粒径为300目的石英粉25份，粒径为200目的白水泥25份，模数为2.25的水玻璃10份，河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂1.5份，玄武岩纤维2份和水187.5份；每立方米防火涂料中含有氮气0.7立方米；

本实施例还提供上述防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:52混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得防火涂料。

实施例3

本实施例提供一种防火涂料，包括如下重量份数的原料组分：粒径为2300目的硅酸铝20份，粒径为180目的膨润土16份，粒径为170目的二氧化硅8份，粒径为250目的石英粉20份，粒径为240目的白水泥30份，模数为2.35的水玻璃8份，河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂1份，玄武岩纤维4份和水164份；每立方米防火涂料中含有氮气0.6立方米；

本实施例还提供上述防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:50混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得防火涂料。

对比例1

本对比例提供一种防火涂料，包括如下重量份数的原料组分：粒径为2000目的硅酸铝30份，粒径为150目的膨润土15份，粒径为200目的二氧化硅10份，粒径为200目的石英粉15份，粒径为300目的白水泥40份，模数为2.3的水玻璃3份，河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂0.8份，抗拉强度为3000MPa的玄武岩纤维2份和水211份；每立方米防火涂料中含有氮气0.5立方米；

本实施例还提供上述防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:48混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得防火涂料。

对比例2

本对比例提供一种防火涂料，包括如下重量份数的原料组分：粒径为2000目的硅酸铝30份，粒径为150目的膨润土15份，粒径为200目的二氧化硅10份，粒径为200目的石英粉15份，粒径为300目的白水泥40份，模数为2.3的水玻璃3份，河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂0.8份，抗拉强度为3000MPa的玻璃纤维2份和水211份；每立方米防火涂料中含有氮气0.5立方米；

本实施例还提供上述防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:48混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得防火涂料。

对比例3

本对比例提供一种防火涂料，包括如下重量份数的原料组分：粒径为2000目的硅酸铝30份，粒径为150目的膨润土15份，粒径为200目的二氧化硅10份，粒径为200目的石英粉15份，粒径为300目的二水石膏40份，模数为2.3的水玻璃3份，河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂0.8份，抗拉强度为3000MPa的玄武岩纤维2份和水211份；每立方米防火涂料中含有氮气0.5立方米；

本实施例还提供上述防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:48混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得防火涂料。

对比例4

本对比例提供一种防火涂料，包括如下重量份数的原料组分：粒径为2000目的硅酸铝30份，粒径为150目的膨润土15份，粒径为200目的二氧化硅10份，粒径为200目的石粉15份，粒径为300目的白水泥40份，模数为2.3的水玻璃3份，河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂0.8份，抗拉强度为3000MPa的玄武岩纤维2份和水211份；每立方米防火涂料中含有氮气0.5立方米；

本实施例还提供上述防火涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:48混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得防火涂料。

对实施例1-3和对比例1-4制备的防火涂料的极限氧指数、燃烧性能等级、导热性进行检测，其中，极限氧指数的检测标准为GB/T2406.2 2009《塑料燃烧性能 氧指数法》，燃烧性能等级的检测标准为GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，导热系数的检测标准为GB/T22588-2008《闪光法测量热扩散系数或导热系数》，具体检测结果见表1：

表1

由表1可见，本发明实施例1-3制备得到的防火涂料，导热系数明显低于对比例1-4制备的涂料，极限氧指数明显高于对比例1-3制备的涂料，并且燃烧性能等级可达到A1，具有优异的防火阻燃、保温隔热性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防火涂料，其特征在于，包括如下重量份数的原料组分：硅酸铝10份-30份，膨润土15份-18份，二氧化硅3份-10份，石英粉15份-25份，白水泥25份-40份，水玻璃3份-10份，复合发泡剂0.8份-1.5份，玄武岩纤维2份-6份和水148份-287份；每立方米防火涂料中含有氮气0.5立方米-0.7立方米；

所述复合发泡剂中动物蛋白的含量为38％-42％，植物蛋白的含量为38％-40％。

2.如权利要求1所述的防火涂料，其特征在于，所述硅酸铝的粒径为2000-2500目。

3.如权利要求1所述的防火涂料，其特征在于，所述膨润土的粒径为150-200目。

4.如权利要求1所述的防火涂料，其特征在于，所述二氧化硅的粒径为150-200目。

5.如权利要求1所述的防火涂料，其特征在于，所述石英粉的粒径为200-300目。

6.如权利要求1所述的防火涂料，其特征在于，所述白水泥的粒径为200-300目。

7.如权利要求1所述的防火涂料，其特征在于，所述水玻璃的模数为2.25-2.35。

8.如权利要求1所述的防火涂料，其特征在于，所述复合发泡剂为河南华泰HTW-1复合型超浓缩发泡剂。

9.如权利要求1所述的防火涂料，其特征在于，所述玄武岩纤维的抗拉强度为3000MPa-4800MPa。

10.一种权利要求1-9任一项所述的防火涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、按照设计配比称取各组分，将所述复合发泡剂与水按质量比1:48-52混合，得发泡剂水溶液；

步骤2、将所述发泡剂水溶液发泡，冲入氮气，搅拌，得氮气泡沫；

步骤3、将所述玄武岩纤维和剩余水混合均匀，然后加入硅酸铝、膨润土、二氧化硅、石英粉、白水泥和水玻璃，搅拌均匀后通入氮气泡沫，得所述防火涂料。