[发明专利]一种水性无机膨胀型防火涂料及制备方法

说明书

本发明涉及一种水性无机膨胀型防火涂料及制备方法，属于涂料制备领域。该水性无机膨胀型防火涂料为单组分。所述涂料由如下质量百分比的原料组成：碱性硅溶胶为15‑40％，甲基硅酸钾溶液为25‑50％，钛白粉为3‑5％，滑石粉为2‑3％，云母粉为10‑20％，白云石为8‑15％，硼砂0‑2％，可膨胀石墨为0‑3％，助剂为2.3‑3.8％。本发明涂料具有环保、防火性好、膨胀效果好、耐水性好、可常温固化等优点，适用于钢结构表面涂装，防火。

技术领域

本发明涉及一种水性无机膨胀型防火涂料及制备方法，属于涂料制备领域。

背景技术

钢结构具有自重轻、强度高、抗震性好而受到建筑行业的青睐。但钢结构材料耐火性差，当温度达到540℃时，钢材的力学性能会急剧降低，从而导致建筑物发生坍塌。故此，在钢结构表面涂覆膨胀型防火涂料是提高其防火性能最好的方法之一。

溶剂型膨胀型防火涂料以其优异的理化性能和防火性能仍在被广泛应用，但VOC的释放不可避免地造成空气污染，因而膨胀型防火涂料水性化是大势所趋。根据成膜物质的不同，水性膨胀型防火涂料可分为有机膨胀型和无机膨胀型。水性有机膨胀型以其良好的综合性能已成为市场的主体，但有机型膨胀型本都是以聚磷酸铵，三聚氰胺，季戊四醇为膨胀阻燃体系，一旦遇热，会使聚磷酸铵、三聚氰胺分解成有毒的氨气和氰化物，且有机物质释放的CO₂会加重温室效应，将对环境及人体产生极大危害。因此，更低碳、环保的水性无机膨胀型防火涂料更符合膨胀型防火涂料的发展趋势。

目前，水性无机膨胀型防火涂料主要以钾、钠水玻璃为主要成膜物质。范春山等(范春山，陈功智，黄永勤。钢结构防火涂料中复合泡层结构的研究，涂料工业，1993,6(6)：9-13)以钠水玻璃为成膜物质，防火涂层由低温发泡层A，隔离层C和高温发泡层B组成，均为无机体系。施工时，涂料在基材上涂覆四层涂料，即B-C-A-C，总涂层厚度达4.5-5mm，但60min时的背面温度在700℃以上，耐火效果欠佳。刘承友等(刘承友，但建明，乔治，乔浩，齐誉、齐秀文、洪成林、李洪玲。无机成膜剂对膨胀型钢结构防火涂料成膜及防火性能影响的研究，化工新型材料，2019,47(2)232-236)以模数1.0的固体硅酸钠与模数3.0的液体硅酸钠混合(硅酸钠固液质量比为1:7)为成膜物质，利用泡沫玻璃的发泡原理，低熔点玻璃粉为高温溶剂，氢氧化镁和氢氧化铝为阻燃剂，低模数硅酸钠，碳酸镁和碳酸钙为发泡剂，得到防火性能优异的水性无机膨胀型防火涂料，但固化过程中产生的碳酸钠易扩散到表面，形成“白霜”，且涂层耐水性较差。

发明内容

本发明是为了解决现有水性膨胀型防火涂料技术所存在释放有毒气体，涂层耐水性差以及防火性欠佳等不足，提供一种具有环保、耐高温、防火性好、耐水性较好、可常温固化等特性的适用于钢结构表面涂装的水性无机膨胀型防火涂料及制备方法。

一种水性无机膨胀型防火涂料，所述水性无机膨胀型防火涂料，按质量百分比，由下述组分组成：碱性硅溶胶为15-40％，甲基硅酸钾溶液为25-50％，钛白粉为3-5％，滑石粉为2-3％，云母粉为10-20％，白云石粉为8-15％，硼砂0-2％，可膨胀石墨为0-3％，助剂为2.3-3.8％。

本发明所述的水性无机膨胀型防火涂料优选碱性硅溶胶为SiO₂含量为25-35wt％的碱性硅溶胶，甲基硅酸钾溶液为甲基硅酸钾含量为35-45wt％。

本发明所述颜填料的选择为本领域的现有技术，本领域熟练的技术人员可以根据对产品的要求选择合适的无机颜填料，优选耐高温、耐候性好的无机颜填料。本发明中优选所述无机颜填料为钛白粉、滑石粉、云母粉，所述的膨胀剂为硼砂，白云石粉和可膨胀石墨。

本发明所述涂料助剂是由分散剂、增稠剂、消泡剂和流平剂组成的混合物，分散剂优选为六偏磷酸钠或聚丙烯酸钠，增稠剂优选为黄原胶、羧甲基纤维素钠或N-228，消泡剂优选为DF-18或DF-8868，流平剂优选为有机硅丙烯酸酯类流平剂。