CN103709798B - 一种无机防火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无机防火材料及其制备方法，属于防火材料领域；所述防火材料的涂料主要以铝溶胶为成膜物质，硅藻土为填料，以及一些微量助剂，铝溶胶是一种水基无机粘结剂，具有无毒、耐高温、粘结力强和环保等特点；硅藻土本身就具有多孔隔热性，可以明显延长耐火极限，通过调整涂料成分百分比，涂层厚度等，就能显著加强涂层的附着力和耐火极限等性能；本发明所用原材料均价格低廉，而且是无毒无害的无机材料；涂层受热过程中膨胀发泡，形成隔热效果极好的疏松多孔膨胀层，同样不产生有毒有害气体，耐火极限超过60分钟，可供各种木质结构、钢结构的现代建筑物涂覆，能极好的应用于防火涂料领域。

Description

一种无机防火材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无机防火涂料及其制备方法，属于特种材料技术领域。

背景技术

火灾发生主要是低燃点物质没有得到保护，如果能将一种耐高温涂料涂覆于家具表面，降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限，将可以有效保护低燃点物质延迟或防止火灾的发生。本项目将铝溶胶和硅藻土作为主要原料，发明一种具有成本低廉，绿色环保、净化空气、有效提高基材耐火能力的新型涂料。

目前，室内墙面涂料最多的是乳胶漆，乳胶漆是一种有机涂料，会不断排除对人体有害的挥发性气体（VOC），虽许多涂料企业均推出环保、净味的乳胶漆，但无法从根本上解决有害物质对环境的影响，因此需要一种无机涂料，彻底消除VOC的排放，铝溶胶是一种较好的选择。

由于经济的快速发展和城市化节奏的加快，人们的生存环境和居住环境都不容乐观，主要存在以下问题：可吸入粉尘颗粒增多和有害气体浓度增加。在高温条件下，一般涂料会发生降解和炭化作用，导致涂层破坏，起不到保护作用，而耐高温涂料具有在高温条件下仍能保持一定物理化学性能的特点，使内部基材耐高温，从而延长其使用寿命，起到保护的作用。

20世纪50年代开始，人们投入大量的精力研究耐高温涂层和涂料。随着现代工业尖端技术的发展，目前常用的合金钢、耐热钢等金属材料也已经不能满足发展的要求，因温度过高产生蠕变，或因高温气流的作用使涂料过快的破坏或成片剥落，从而使用寿命缩短。为了消除或延缓这种现象的发生，并提高使用寿命，就需要在金属材料表面或其它材料表面涂覆各种防火耐高温涂料。防火涂料即是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滞火灾的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火极限从而增加救援及逃生时间，有效保护人身及财产安全。防火涂料涂覆在基材表面，除具有阻燃作用以外，还具有防锈、防水、防腐、耐磨、耐热以及涂层坚韧性、着色性、黏附性、易干性和一定的光泽等性能。防火涂料种类较多，本专利发明的是一种无机涂料，拟以铝溶胶为溶剂，以硅藻土为防火助剂和功能助剂，再加上其它助剂而成，制备一种新型的绿色环保防火、耐高温无机涂料。

目前，硅藻土被加入到涂料中用于消除甲醛、净化空气、保持湿度，取得了一定的效果，但是硅藻土本身的耐高温、隔热的性能没有充分发挥出来。本专利将充分发挥硅藻土和铝溶胶的特性，达到一个较佳的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无机防火材料，该无机防火材料通过在基材上喷涂无机防火涂料制备得到，所述无机防火涂料由下列原料混合后制备得到，各原料及其质量百分比为：铝溶胶93~99.8%，硅藻土0.01-5%，助剂0.01~2%。

所述基材为固体状态材质。

所述固体状态材质为木质材料、钢材、石材、瓷砖、铝材、PVC中的一种。

所述助剂包括稳定剂、流变剂和分散剂，其中稳定剂、流变剂和分散剂的质量比为9:3:4~11:5:6，所述的稳定剂为轻质氧化镁和超细氧化铜（粒度400目以下）按任意比例混合得到，所述的流变剂为二氧化硅、硼酸中的一种或二种按任意比例混合得到，所述的分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或二种按任意比例混合得到。

本发明的另一目的在于提供所述无机防火材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将基材干燥、清洁后备用；

（2）在清洁后的基材上喷涂质量百分比浓度为4~7%硼酸溶液干燥后，待涂覆；

（3）将铝溶胶、硅藻土和助剂混合后得到涂料；

（4）将配制的涂料涂在样品上，每次涂层0.4~0.8mm，在上一次涂层固化干燥后再进行下一次涂覆，知道涂层厚度达到1~3mm，自然干燥后就得到无机防火材料。

本发明所述铝溶胶为市售的酸性或碱性铝溶胶。

本发明所述硅藻土为煅烧后风选的不同单体形态的硅藻土。

根据国家标准GB14907-2002测量涂层的粘结强度，根据国家标准GBT9978—1999测量耐火极限，根据测量耐火极限后的自膨胀后涂料的平均厚度与测量耐火极限之前的自膨胀无机防火涂料的初始厚度之比得到发泡率。

本发明的有益效果为：

（1）本发明所述无机耐高温自膨胀涂料的涂覆厚度比传统有机耐高温自膨胀涂料的涂覆厚度要薄得多，能大量节省材料成本和施工成本；

（2）本发明所述无机耐高温自膨胀涂料的膨胀发泡机理是由于涂料中多孔硅藻土微孔中的水分受热蒸发所致，不会排除任何有毒气体和物质，发泡率高，隔热效果明显，具有较低的涂层厚度就可以达到60min的耐火极限。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不限于所述内容。

实施例1

本实施例所述无机防火材料在木质材料上喷涂无机防火涂料制备得到，所述无机防火涂料由下列原料混合后制备得到，各原料及其质量百分比为：铝溶胶93%，硅藻土5%，助剂2%。

本实施例所述助剂包括稳定剂、流变剂和分散剂，其中稳定剂、流变剂和分散剂的质量比为9:3:4，所述的稳定剂为轻质氧化镁和超细氧化铜按比例1:1的比例混合，所述的流变剂为二氧化硅，所述的分散剂为六偏磷酸钠。

本实施例所述无机防火材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将基材干燥、清洁后备用；

（2）在清洁后的基材上喷涂质量百分比浓度为5%硼酸溶液干燥后，待涂覆；

（3）将铝溶胶、硅藻土和助剂混合后得到涂料；

（4）将配制的涂料涂在样品上，每次涂层0.4mm，在上一次涂层固化干燥后再进行下一次涂覆，直到涂层厚度达到1.0mm，自然干燥后就得到无机防火材料，养护12h，对无机防火材料的涂层的粘结强度。

本实施例制备得到的无机防火材料的涂层与基材的结合强度为0.35Mpa，耐火极限为63min和发泡率为22，能满足钢结构防火涂料技术性能的需求。

实施例2

本实施例所述无机防火材料在钢材上喷涂无机防火涂料制备得到，所述无机防火涂料由下列原料混合后制备得到，各原料及其质量百分比为：铝溶胶99.8%，硅藻土0.1%，助剂0.1%。

所述助剂包括稳定剂、流变剂和分散剂，其中稳定剂、流变剂和分散剂的质量比为11:5:6，所述的稳定剂为轻质氧化镁和超细氧化铜按1:2的比例混合而得到，所述的流变剂为硼酸，所述的分散剂为聚丙烯酰胺。

本实施例所述无机防火材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将基材干燥、清洁后备用；

（2）在清洁后的基材上喷涂质量百分比浓度为5%硼酸溶液干燥后，待涂覆；

（3）将铝溶胶、硅藻土和助剂混合后得到涂料；

（4）将配制的涂料涂在样品上，每次涂层0.6mm，在上一次涂层固化干燥后再进行下一次涂覆，直到涂层厚度达到2.0mm，自然干燥后就得到无机防火材料，养护24h，对无机防火材料的涂层的粘结强度。

本实施例制备得到的无机防火材料的涂层与基材的结合强度为0.28Mpa，耐火极限为65min和发泡率为18，能满足钢结构防火涂料技术性能的需求。

实施例3

本实施例所述无机防火材料在铝材上喷涂无机防火涂料制备得到，所述无机防火涂料由下列原料混合后制备得到，各原料及其质量百分比为：铝溶胶95%，硅藻土4%，助剂1%。

所述助剂包括稳定剂、流变剂和分散剂，其中稳定剂、流变剂和分散剂的质量比为10:4:5，所述的稳定剂为轻质氧化镁和超细氧化铜按2:5的比例混合后得到，所述的流变剂为二氧化硅和硼酸按1:1的比例混合，所述的分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺按1:1的比例混合。

本实施例所述无机防火材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将基材干燥、清洁后备用；

（2）在清洁后的基材上喷涂质量百分比浓度为5%硼酸溶液干燥后，待涂覆；

（3）将铝溶胶、硅藻土和助剂混合后得到涂料；

（4）将配制的涂料涂在样品上，每次涂层0.7mm，在上一次涂层固化干燥后再进行下一次涂覆，知道涂层厚度达到2.7mm，自然干燥后就得到无机防火材料，养护24h，对无机防火材料的涂层的粘结强度。

本实施例制备得到的无机防火材料的涂层与基材的结合强度为0.26Mpa，耐火极限为70min和发泡率为15，能满足钢结构防火涂料技术性能的需求。

Claims (5)

1.一种无机防火材料，其特征在于：在基材上喷涂无机防火涂料制备得到，所述无机防火涂料由下列原料混合后制备得到，各原料及其质量百分比为：铝溶胶93~99.8%，硅藻土0.01-5%，助剂0.01~2%。

2.根据权利要求1所述的无机防火材料，其特征在于：所述基材为固体状态材质。

3.根据权利要求2所述的无机防火材料，其特征在于：所述固体状态材质为木质材料、钢材、石材、瓷砖、铝材、PVC中的一种。

4.根据权利要求1所述的无机防火材料，其特征在于：所述助剂包括稳定剂、流变剂和分散剂，其中稳定剂、流变剂和分散剂的质量比为9:3:4~11:5:6，所述的稳定剂为氧化镁和氧化铜按任意比例混合得到，所述的流变剂为二氧化硅、硼酸中的一种或二种按任意比例混合得到，所述的分散剂为六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或二种按任意比例混合得到。

5.权利要求1所述无机防火材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将基材干燥、清洁后备用；

（2）在清洁后的基材上喷涂质量百分比浓度为4~7%硼酸溶液干燥后，待涂覆；

（3）将铝溶胶、硅藻土和助剂混合后得到涂料；

（4）将配制的涂料涂在样品上，每次涂层0.4~0.8mm，在上一次涂层固化干燥后再进行下一次涂覆，直到涂层厚度达到1~3mm，自然干燥后就得到无机防火材料。