本發(fā)明涉及功能涂料制備技術(shù)，特別是涉及一種具有耐候性能及耐火性能的水性膨脹防火涂料及制備方法。

背景技術(shù)：

20世紀(jì)80年代，我國(guó)主要防火材料研究部門(mén)開(kāi)始研發(fā)防火涂料，到目前國(guó)內(nèi)防火涂料產(chǎn)品和技術(shù)水平已經(jīng)相近國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，產(chǎn)品種類已經(jīng)有多種：飾面型防火涂料、電纜防火涂料、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、混凝土結(jié)構(gòu)防火涂料等等，膨脹型防火涂料由于涂層薄，耐火性能優(yōu)異，裝飾性強(qiáng)而受到更多應(yīng)用領(lǐng)域的青睞。

隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的不斷重視，防火涂料也在環(huán)境友好型產(chǎn)品和技術(shù)研發(fā)等方面取得了一定的成果，在膨脹型防火涂料中應(yīng)用十分普遍，已經(jīng)成為今后膨脹型防火涂料的發(fā)展方向。水性膨脹型防火涂料一般采用改性丙烯酸乳液作為主要粘接劑，由于我國(guó)基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)技術(shù)的落后，以丙烯酸乳液作為主要粘接劑的水性膨脹型防火涂料在耐火性能、理化性能等方面存在明顯的缺陷。目前主要的丙烯酸乳液生產(chǎn)商仍然是世界大的集團(tuán)公司生產(chǎn)，例如巴斯夫、羅門(mén)哈斯、陶氏化學(xué)、日本觸媒及阿科瑪公司等，這些國(guó)際性大公司技術(shù)實(shí)力雄厚，近年來(lái)國(guó)外開(kāi)發(fā)了多種應(yīng)用于水性膨脹型防火涂料的丙烯酸乳液，例如PPG公司、佐敦公司的水性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料都具有良好的耐火性能（涂層厚度2.0mm，耐火極限1.0小時(shí)左右），但是涂料的室外耐候性等指標(biāo)并不十分理想，耐火性能不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和缺陷，本發(fā)明提供一種具有耐候性能及耐火性能的水性膨脹防火涂料及制備方法。本發(fā)明在研制過(guò)程中，技術(shù)人員選擇彈性丙烯酸乳液、VAE乳液（醋酸乙烯－乙烯共聚乳液）、苯丙乳液、硅丙乳液等進(jìn)行了多次對(duì)比性試驗(yàn)，各種乳液對(duì)防火涂料膨脹發(fā)泡性能的影響不同，涂料的耐水性、耐候性以及耐火性能也相差較大。對(duì)于涂料粘接劑-丙烯酸乳液，乳液本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)、固化交聯(lián)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、玻璃化溫度等涂料膨脹發(fā)泡的主要影響因素之一，適宜的化學(xué)結(jié)構(gòu)、玻璃化溫度以及在涂料中的合理添加量才能使涂料的膨脹炭層具有良好的強(qiáng)度和膨脹倍數(shù)，涂料才具備良好的耐火性能。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種具有耐候性能及耐火性能的水性膨脹防火涂料，其特征在于，該涂料由A組分與B組分混合制成，其中A組分由以下按重量份數(shù)范圍的材料組成：增稠劑：0.2～0.5份；分散劑：2～3份；消泡劑：0.2～0.5份；殺菌劑：0.2～0.5份；二氧化鈦：4.0～5.0份；水：9～10份；B組分由以下按重量份數(shù)范圍的材料組成：改性丙烯酸乳液：20～30份；季戊四醇：8～12份；三聚氰胺：8～12份；聚磷酸銨：22～25份；氯化石蠟：3～4份；成膜助劑：2～3份；水：8～10份。

本發(fā)明所述的改性丙烯酸乳液為不含APEO的乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯-丙烯酸共聚物，玻璃化溫度為13℃，最低成膜溫度為2℃，固含量為55%。該乳液與膨脹發(fā)泡體系配合，在高溫下形成的炭層強(qiáng)度較高，膨脹倍數(shù)適宜，涂料耐火性能良好，與金屬材料粘接強(qiáng)度高。

本發(fā)明所述P-N-C（P-N-C為聚磷酸銨（P）、三聚氰胺（N）和季戊四醇（C）三種化合物的簡(jiǎn)寫(xiě)）采用聚合度為1000的聚磷酸銨工業(yè)產(chǎn)品，三聚氰胺含量為99%，季戊四醇（單或雙）含量為90%，氯化石蠟采用70%固體粉末產(chǎn)品，以上材料均為國(guó)產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品。

本發(fā)明所述的增稠劑采用改性無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土，改性后的無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土具有較強(qiáng)的化學(xué)活性和物理吸附性，起到增稠和防止沉淀的作用，涂料長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后不出現(xiàn)分層、沉淀等現(xiàn)象。

本發(fā)明所述的成膜助劑采用AH-16環(huán)保型成膜助劑（雙酯十四），不含醛類等低沸點(diǎn)物，不含鄰苯類增塑劑，可以提高涂層耐擦洗、附著力以及機(jī)械強(qiáng)度。

本發(fā)明所述的分散劑為聚丙烯酸鈉鹽類水性分散劑。

本發(fā)明所述的消泡劑為含有金屬皂和礦物油混合物類消泡劑（通用型消泡劑SC-233，澚漢盛川化工（北京）有限公司）。

本發(fā)明所述的一種具有耐候性能及耐火性能的水性膨脹防火涂料的制備方法，其特征在于，先分別制備A組分、B組分，然后將A、B組分進(jìn)行混合，其步驟如下：

一、制備A組分

在不銹鋼混合罐中加入9～10份水，在200～300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下，慢慢加入0.2～0.5份增稠劑，攪拌10分鐘后，再順序加入2～3份分散劑，0.2～0.5份消泡劑，0.2～0.5份殺菌劑，4.0～5.0份二氧化鈦，攪拌10分鐘后備用。

二、制備B組分

在不銹鋼混合罐中加入20～30份改性丙烯酸乳液和8～10份水，在200～300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下，順序加入8～12份季戊四醇，8～12份三聚氰胺，22～25份聚磷酸銨，3～4份氯化石蠟，2～3份成膜助劑，攪拌10分鐘后備用。

三、制備水性膨脹防火涂料

將制備好的A組分倒入制備好的B組分的不銹鋼混合罐中，在400～600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下分散10分鐘后，經(jīng)過(guò)濾即為防火涂料成品。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的水性膨脹防火涂料是一種環(huán)保型水性防火涂料，具有良好的耐紫外線、吸水率低、耐火性能等特點(diǎn)，該涂料克服了國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品理化性能、耐火性能差等缺陷。與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，提高了產(chǎn)品的理化性能和耐火性能穩(wěn)定性。同時(shí)涂料具有良好的施工性能，裝飾性強(qiáng)，產(chǎn)品儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，原材料易得，價(jià)格適中。由于采用改性丙烯酸乳液作為粘接劑，配以P-N-C膨脹發(fā)泡體系，提高了膨脹倍數(shù)和發(fā)泡的梯次性，涂層的膨脹倍數(shù)為5至30倍。參照GB14907以及GB9978升溫曲線測(cè)試，涂料的耐火時(shí)間≥1.5小時(shí)（涂層厚度2.0mm），產(chǎn)品耐候性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1： A組分由以下按重量份數(shù)的材料組成：改性無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土：0.3份；聚丙烯酸鈉鹽類水性分散劑：3份；含有金屬皂和礦物油混合物類消泡劑：0.4份；殺菌劑：0.3份；二氧化鈦：5.0份；水：10份。

B組分由以下按重量份數(shù)的材料組成：改性丙烯酸乳液：20份；季戊四醇：11份；三聚氰胺：10份；聚磷酸銨：24份；氯化石蠟：3份；成膜助劑：3份；水：10份。

（1）制備A組分

在不銹鋼混合罐中加入10份水，在200～300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下，慢慢加入0.3份改性無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土，攪拌大約10分鐘，再順序加入3份聚丙烯酸鈉鹽類水性分散劑，0.4份含有金屬皂和礦物油混合物類消泡劑，0.3份殺菌劑，5.0份二氧化鈦，攪拌10分鐘后即為A組分，備用。

（2）制備B組分

在不銹鋼混合罐中加入20份不含APEO的乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯-丙烯酸共聚物，10份水，在200～300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下，加入11份單（雙）季戊四醇，10份三聚氰胺，24份聚磷酸銨，3份氯化石蠟，3份AH-16環(huán)保型成膜助劑，攪拌10分鐘后即為B組分，備用。

（3）制備水性膨脹防火涂料

將制備好的A組分倒入制備好的B組分的不銹鋼混合罐中，在400～600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下分散10分鐘后，經(jīng)過(guò)濾即為實(shí)施例1制備的防火涂料成品。

實(shí)施例2：A組分由以下按重量份數(shù)的材料組成：改性無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土：0.3份；聚丙烯酸鈉鹽類水性分散劑：3份；含有金屬皂和礦物油混合物類消泡劑：0.4份；殺菌劑：0.3份；二氧化鈦：5.0份；水：10份。

B組分由以下按重量份數(shù)的材料組成：改性丙烯酸乳液：24份；季戊四醇：11份；三聚氰胺：10份；聚磷酸銨：24份；氯化石蠟：3份；AH-16環(huán)保型成膜助劑：3份；水：8份。

（1）制備A組分

在不銹鋼混合罐中加入10份水，在200～300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下，慢慢加入0.3份改性無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土，攪拌大約10分鐘，再順序加入3份聚丙烯酸鈉鹽類水性分散劑，0.4份含有金屬皂和礦物油混合物類消泡劑，0.3份殺菌劑，5.0份二氧化鈦，攪拌10分鐘后即為A組分，備用。

（2）制備B組分

在不銹鋼混合罐中加入24份不含APEO的乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯-丙烯酸共聚物，8份水，在200～300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下，順序加入11份單（雙）季戊四醇，10份三聚氰胺，24份聚磷酸銨，3份氯化石蠟，3份AH-16環(huán)保型成膜助劑，攪拌10分鐘后即為B組分，備用。

（3）制備水性膨脹防火涂料

將制備好的A組分倒入制備好的B組分的不銹鋼混合罐中，在400～600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下分散10分鐘后，經(jīng)過(guò)濾即為實(shí)施例2制備的防火涂料成品。

上述實(shí)施例的性能指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果如下：

1、耐水性能：浸泡7天后涂層無(wú)起層、脫落、起泡、現(xiàn)象；

2、耐紫外線照射（360hr）：涂層無(wú)起層、脫落、起泡、現(xiàn)象；

3、粘接性能：

a.室溫干燥10天：實(shí)施例1為0.76MPa；實(shí)施例2為0.86MPa；

b.耐紫外試驗(yàn)后：實(shí)施例1為0.70MPa；實(shí)施例2為0.81MPa；

4、耐火性能：

a.涂層厚度：實(shí)施例1為2.1mm；實(shí)施例2為2.2mm；

b.膨脹最大高度：實(shí)施例1為25mm；實(shí)施例2為13mm；

以上實(shí)施例制備出的水性膨脹丙烯酸防火涂料外觀均勻細(xì)膩，為假塑性涂料產(chǎn)品，表干時(shí)間小于等于1.5小時(shí)，施工方便，可以刷涂或噴涂，涂層在高溫下膨脹發(fā)泡倍數(shù)較高，而且膨脹炭層的強(qiáng)度高，能夠?qū)男纬捎行У谋Ｗo(hù)，高溫試驗(yàn)爐測(cè)試耐火時(shí)間≥2.5小時(shí)（涂層厚度2.2mm，試驗(yàn)爐升溫曲線參照GB9978-2008，耐火試驗(yàn)爐尺寸1000mm×1000mm×1000mm）。

實(shí)施例1制備出的水性膨脹丙烯酸防火涂料適用于建筑纖維類火災(zāi)；實(shí)施例2制備出的水性膨脹丙烯酸防火涂料適用于烴類火火災(zāi)。