[发明专利]无机膨胀防火涂料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防火涂料领域，具体是一种新型高效无机膨胀防火涂料，适用于钢结构、非金属结构等表面的防火保护。

背景技术：

膨胀型防火涂料作为一种功能涂料，能够有效防止或延缓火势蔓延，与其他防火材料相比，具有隔热性好、低密度、易施工、低成本、等优点。防火涂料在常规状态下与普通装饰涂层无明显差别，遇火或在高温下，涂层迅速发泡膨胀，形成具有蜂窝状结构的隔热碳化层，从而阻止或延缓热量向底材的传递，达到提高底材的耐火极限的目的。

目前广泛使用的防火涂料主要有两种体系，一种是厚型非膨胀型防火涂料，主要采用水泥、胶粉作为主要成膜物，添加填料型隔热材料，这种防火涂料主要采用无机材料体系，但防火效率低，一般使用厚度达到25mm才能提供60min的耐火保护，例如CN104650626A一种无机防火涂料。另一种防火涂料体系是超薄型膨胀型防火涂料，这种防火涂料是有机体系，主要使用有机树脂作为成膜物，膨胀型阻燃剂由酸源、炭源和气源构成。例如CN100432167C膨胀型防火涂料，采用的主要组份均为有机物，这种防火涂料的优点是防火效率高，一般2mm就可以提供60min的耐火保护。但这种涂料的缺点是采用有机体系，在施工使用过程中释放大量有机溶剂，遇到火焰燃烧后虽然具有较好的阻火性能，但燃烧过程中有机物燃烧产生大量有毒有害烟气，在实际火灾发生时这些有毒有害烟气对人员的伤害十分危险，存在很大的安全隐患。虽然近年来研制出绿色环保型的超薄膨胀型防火涂料，采用水性树脂做成膜物，例如专利CN104130671B一种用于钢结构的水性超薄膨胀型防火涂料及其制备方法，但水性树脂、膨胀阻燃剂仍然是有机物体系，膨胀发泡体系仍然采用的是化学发泡技术，虽然能减少施工过程中的有机溶剂的排放，但并不能解决燃烧过程中有机物燃烧产生大量有毒有害烟气的问题。

发明内容

本发明提供一种超薄型无机膨胀防火涂料，由下列原料组成：

上述各组分之和满足100％。

所述的水玻璃和硅溶胶作为防火涂料的成膜物，为涂层提供良好的附着力，同时参与防火涂层的成碳过程。所述水玻璃为模数是1.5～3.5之间的硅酸钠，所述的硅溶胶是PH值在7-10之间的硅溶胶。

石墨晶体具有由碳元素组成的六角网平面层状结构。层平面上的碳原子以强有力的共价键结合，而层与层之间以范德华力结合，结合非常弱，而且层间距较大。因此，在适当的条件下，酸、碱金属、盐类等多种化学物质可插入石墨层间，并与碳原子结合形成新的化学相——石墨层间化合物。这种层间化合物在加热到适当温度时，可瞬间迅速分解，产生大量气体，使石墨沿轴方向膨胀成蠕虫状的新物质，即膨胀石墨。这种未膨胀的石墨层间化合物就是可膨胀石墨。本发明采用粒度50目-300目之间的可膨胀石墨作为无机膨胀剂，瞬间高温膨胀倍率为100-400。

增强材料在膨胀碳质层形成中起到碳层增强和提高炭层附着力的作用，本发明根据体系的特点，选自玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维、碳化硅纤维、硅酸铝纤维中的一种。

膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热，瞬时高温(1000～1300℃)条件下焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料。其原理为珍珠岩矿砂中水分汽化，在软化的含有玻璃质的矿砂内部膨胀，形成多孔结构。本发明采用膨胀珍珠岩配合可膨胀石墨共同形成均匀的多孔蜂窝结构的膨胀炭层，多孔蜂窝结构的各小单元内含非对流空气，使膨胀碳层具有较低导热系数，能够有效阻隔热量传递，阻止火焰传播。

所述的无机阻燃剂包括三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、水合硅酸镁、二氧化钼中的一种或几种。能提高涂料膨胀炭层的阻火能力。

为提高无机涂料与界面之间的结合力，本发明加入界面结合助剂，解决无机涂料附着力差，装饰性差的问题，界面结合助剂是烷基丁二酸酯磺酸盐、二异辛基丁二酸酯磺酸盐、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐，选自其中的一种。

固化促进剂加速无机涂料的固化速度，适应实际施工使用，固化促进剂为氟硅酸钠、三聚磷酸铝中的一种。

本发明的无机超薄膨胀型防火涂料，采用水玻璃和硅溶胶作为成膜物，采用物理发泡技术，通过无机阻燃剂和物理发泡剂达到阻燃隔热的效果。防火涂料涂层干膜厚度1-2mm，能够为基材提供至少60min的耐火保护。本发明在施工、使用过程中无VOC(有机挥发物)排放，防火作用过程中不产生有毒有害气体和烟气。这种防火涂料的使用能够有效地减小烟气的危害，为人员疏散与灭火救援提供更好的条件，是一种安全无毒的绿色功能涂料。

具体实施方式：