[发明专利]一种气凝胶水性隔热防火涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工涂料领域，尤其涉及一种气凝胶水性隔热防火涂料。气凝胶水性隔热防火涂料具有优异的隔热防火性能，可广泛应用于钢结构、木材、混凝土结构、隧道、电缆等领域的防火保护。

背景技术

热量传递主要有3种方式，即热传导、对流传热、辐射传热。热传导是由于物体分子的热振动具有相互影响的特性而产生的，其趋势是使固体不存在温差；对流传热是气体或液体进行热量交换而产生的；辐射传热是任何温度高于绝对零度的物体以电磁波的形式向外传热的方式。气凝胶具有极高的孔隙率，固含量极低，因此固体热传导很小，可以忽略不计；气凝胶内部平均孔径为20-50nm，而空气分子的平均自由程约为70nm，空气在气凝胶孔洞内无法流动，从而抑制空气的对流辐射；气凝胶内部具有无数的孔洞，每个孔壁均可作为辐射的反射面和折射面，可以很大程度地阻隔辐射传热。因此气凝胶具有非常优异的隔热保温性能。

防火涂料主要有膨胀型防火涂料和非膨胀型防火涂料。对于膨胀型防火涂料，气凝胶可以延长发泡时间，增加成炭剂炭化时间，另一方面，气凝胶可以作为增强基，提高炭质层强度，延长炭质层被热流冲掉的时间，进而明显提高膨胀型防火涂料耐火极限；对于非膨胀型防火涂料，气凝胶可以减少隔热填料的用量，延长金属氢氧化物等阻燃剂吸热脱水时间，进而提高非膨胀型防火涂料耐火极限；并且气凝胶具有轻质特性，可以降低涂层质量。

发明内容

基于此，有必要提供一种气凝胶水性隔热防火涂料及其制备方法。

一种气凝胶水性隔热防火涂料，主要由气凝胶粉体、水性树脂和阻燃剂组成，所述气凝胶粉体由内部疏水层和表面亲水层构成，所述表面亲水层厚度为0.1~100μm。

在其中一个实施例中，所述气凝胶水性隔热防火涂料还包括颜填料、助剂、分散介质中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述水性树脂为醇酸树脂、丙烯酸树脂、饱和聚酯树脂、聚脲树脂、聚氨酯树脂、氨基树脂、环氧树脂、氟碳树脂、有机硅树脂、硝基纤维素、乙烯基树脂中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述阻燃剂为成炭剂、发泡剂、催化剂；所述成炭剂为季戊四醇、淀粉、二季戊四醇、丁四醇、山梨醇、环己六醇中的一种或多种；所述发泡剂为三聚氰胺、尿素、聚酰胺、双氰胺、氯化石蜡、聚脲、密胺、甘氨酸中的一种或多种；所述催化剂为聚磷酸铵、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硫酸铵、甲酸中的一种或多种；所述阻燃剂还包括氢氧化镁、改性氢氧化镁、氢氧化铝、改性氢氧化铝、硼酸、硼砂、乙醇胺、氯化钠、氯化钾、氯化镁、磷酸铝中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述颜填料为钛白粉、氧化锌、立德粉、锑白、铅白、炭黑、铁系颜料、铬酸盐颜料、镉系颜料、偶氮颜料、酞菁颜料、多环颜料、玻化微珠、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、碳酸钙、硫酸钡、硅藻土、气相二氧化硅、滑石粉、高岭土、硅灰石、云母粉、合成硅酸铝中的一种或多种；所述助剂为润湿剂、分散剂、流平剂、防沉剂、消泡剂、增稠剂、催干剂、抗结皮剂、防腐剂、光稳定剂、成膜助剂中的一种或多种；所述分散介质为水、二甲苯、醋酸丁酯、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述气凝胶水性隔热防火涂料包括以下重量组分：所述水性树脂25~60份、所述气凝胶粉体5~40份、所述颜填料0~25份、所述阻燃剂2~25份、所述助剂0~10份、所述分散介质0~30份。

一种气凝胶水性隔热防火涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）气凝胶粉体改性；

（2）将步骤（1）的气凝胶粉体与水性树脂、颜填料、阻燃剂、助剂、水混合，搅拌或球磨处理。

在其中一个实施例中，所述步骤（1）包括疏水改性步骤；所述疏水改性为在密闭的疏水改性剂气相环境中对气凝胶粉体进行疏水改性；所述疏水改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。