CN110157084A - 一种高性能膨胀型防火毡及其制备方法 - Google Patents

一种高性能膨胀型防火毡及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高性能膨胀型防火毡及其制备方法，涉及化工材料领域。包括以下重量份的原料：水性基准成膜树脂或乳液15‑50份，去离子水10‑30份，防火阻燃填料30‑60份，钛白粉10‑15份，以及成膜助剂5‑10份。其有益效果是制备方法简单，对设备要求低；本发明所选用的原材料不含任何卤素、石棉等有毒成分，涂层在遇火、高温下膨胀不燃，不会释放含卤有毒气体，属于新一代防火涂料范畴；本发明不含任何有机溶剂，接近零VOC排放，绿色环保；并具有遇火成炭、膨胀发泡速度快、成炭强度高、能保持泡沫的稳定性和完整性等优特点，防火等级可高达F120——防火时间达120分钟；同时，膨胀型防火阻尼毡具有很好的阻尼和隔音效果。

Description

一种高性能膨胀型防火毡及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工材料领域，尤其涉及一种高性能膨胀型防火毡及其制备方法。
背景技术
随着城市化的发展，建筑和居民越来越集中，防火安全更加重要。建筑材料必须采取一定的防火措施，否则一旦发生火灾，往往群死群伤，造成不可估量的生命及财产损失。防火涂料因施工方便、灵活易改造等优点被广泛运用于许多公共及商业建筑之中。
传统的做法是在钢材外表面做上厚型防火砂浆，薄型水性膨胀型防火涂料等进行防火保护。防火涂料的局限是施工周期长、需多次涂刷才能达到厚度要求。在高空和危险区域施工作业危险系数更大。同时，不管是油性防火涂料还是水性防火涂料都存在养护周期长，不能够使用在建筑材料内衬、使用范围窄等局限性。针对这一问题，本发明提供了一种新型防火毡，该材料具有防火涂料的特征，。
因此，研制一种遇火膨胀、阻燃、隔热，韧性好、可塑性强的具有防火、隔音、减震效果的可以作为外保护面或内部夹层组成部分的防火毡十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能膨胀型防火毡及其制备方法，该防火毡具有防火涂料的特点，可遇火膨胀、发泡速度快、成炭强度高、能保持泡沫的稳定性和完整性等优特点，防火等级可高达F120。同时兼顾隔热、隔音、减震的效果。
本发明的高性能膨胀型防火毡，其技术方案为：
所述膨胀型防火毡包括以下重量份的原料：水性基准成膜树脂或乳液15-50份，去离子水10-30份，防火阻燃填料30-60份，钛白粉10-15份，以及成膜助剂5-10份。
本发明提供的一种高性能膨胀型防火毡，还包括如下附属技术方案：
其中，所述防火阻燃填料按重量份数配比如下：聚磷酸铵10-20份，无机矿物纤维5-10份，可膨胀蛭石5-10份，季戊四醇10-20份，三聚氰胺5-20份。
其中，所述成膜助剂按重量份数配比如下：水性分散剂0.5-2份，水性流平剂0.5-2份，水性消泡剂0.5-2份，水性增稠剂2-5份。
其中，所述聚磷酸铵的聚合度大于1500；所述无机矿物纤维的纤维长度为125±25μm；所述可膨胀蛭石的目数为300-1000目；所述季戊四醇为单季戊四醇或双季戊四醇中的一种或两种组合；所述钛白粉的目数为300-1000目。
其中，所述水性分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、石蜡类或金属皂类水性分散剂中的一种或任几种的组合；所述水性流平剂为聚醚改性有机硅氧烷类或烷基改性有机硅氧烷类水性流平剂中的一种或两种的组合；所述水性消泡剂为有机硅氧烷类或矿物油类水性消泡剂中的一种或两种的组合。
其中，所述水性增稠剂为水性丙烯酸类或羧甲基纤维素类水性增稠剂中的一种或两种的组合。
本发明还提供了一种高性能膨胀型防火毡的制备方法，包括以下步骤：
(1)将30-60份的防火阻燃填料放入球磨机中球磨2-3h，得到目数为50-500目的防火阻燃填料；
(2)将15-50份水性基准成膜树脂或乳液与去离子水混合，在150-500转/分钟的转速下，机械搅拌、共混15-20min后，提高转速至500-1000转/分钟，向混合液中加入钛白粉、水性分散剂、水性流平剂、水性消泡剂、以及步骤(1)处理后的防火阻燃填料，搅拌混合0.5-1h；
(3)在1000-1200转/分钟的转速下，向步骤(2)处理后的混合液中加入水性增稠剂，继续搅拌2-5h，即可得到高性能膨胀型防火涂料；
(4)将步骤(2)处理后的膨胀型防火涂料按标准厚度要求，倒入特制的模具中，在0.5-2kg/的压力下，保持0.5-2分钟，然后自然晾干或放入30-60℃烘箱烘烤至完全固化，脱去模具、收卷，即得到高性能膨胀型防火毡。
本发明的实施包括以下技术效果：
(1)本发明的工艺制备方法简单，对设备要求低，一般的球磨、分散设备即可满足制备要求。
(2)本发明所选用的原材料不含任何卤素、石棉等有毒成分，涂层在遇火、高温下膨胀不燃，不会释放含卤有毒气体，属于新一代防火涂料范畴。
(3)本发明不含任何有机溶剂，接近零VOC排放，绿色环保。并具有遇火成炭、膨胀发泡速度快、成炭强度高、能保持泡沫的稳定性和完整性等优特点，防火等级可高达F120——防火时间达120分钟。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本发明提供的一种高性能膨胀型防火毡，所述膨胀型防火毡包括以下重量份的原料：水性基准成膜树脂或乳液15-50份，去离子水10-30份，防火阻燃填料30-60份，钛白粉10-15份，以及成膜助剂5-10份。本发明的工艺制备方法简单，对设备要求低，一般的球磨、分散设备即可满足制备要求；本发明所选用的原材料不含任何卤素、石棉等有毒成分，涂层在遇火、高温下膨胀不燃，不会释放含卤有毒气体，属于新一代防火涂料范畴；本发明不含任何有机溶剂，接近零VOC排放，绿色环保。并具有遇火成炭、膨胀发泡速度快、成炭强度高、能保持泡沫的稳定性和完整性等优特点，防火等级可高达F120——防火时间达120分钟。
优选地，所述防火阻燃填料按重量份数配比如下：聚磷酸铵10-20份，无机矿物纤维5-10份，可膨胀蛭石5-10份，季戊四醇10-20份，三聚氰胺5-20份。
优选地，所述成膜助剂按重量份数配比如下：水性分散剂0.5-2份，水性流平剂0.5-2份，水性消泡剂0.5-2份，水性增稠剂2-5份。
优选地，所述聚磷酸铵的聚合度大于1500；所述无机矿物纤维的纤维长度为125±25μm；所述可膨胀蛭石的目数为300-1000目；所述季戊四醇为单季戊四醇或双季戊四醇中的一种或两种组合；所述钛白粉的目数为300-1000目。
优选地，所述水性分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、石蜡类或金属皂类水性分散剂中的一种或任几种的组合；所述水性流平剂为聚醚改性有机硅氧烷类或烷基改性有机硅氧烷类水性流平剂中的一种或两种的组合；所述水性消泡剂为有机硅氧烷类或矿物油类水性消泡剂中的一种或两种的组合。
优选地，所述水性增稠剂为水性丙烯酸类或羧甲基纤维素类水性增稠剂中的一种或两种的组合。
本发明还提供了一种高性能膨胀型防火毡的制备方法，包括以下步骤：
(1)将30-60份的防火阻燃填料放入球磨机中球磨2-3h，得到目数为50-500目的防火阻燃填料；
(2)将15-50份水性基准成膜树脂或乳液与去离子水混合，在150-500转/分钟的转速下，机械搅拌、共混15-20min后，提高转速至500-1000转/分钟，向混合液中加入钛白粉、水性分散剂、水性流平剂、水性消泡剂、以及步骤(1)处理后的防火阻燃填料，搅拌混合0.5-1h；
(3)在1000-1200转/分钟的转速下，向步骤(2)处理后的混合液中加入水性增稠剂，继续搅拌2-5h，即可得到高性能膨胀型防火涂料；
(4)将步骤(2)处理后的膨胀型防火涂料按标准厚度要求，倒入特制的模具中，在0.5-2kg/的压力下，保持0.5-2分钟，然后自然晾干或放入30-60℃烘箱烘烤至完全固化，脱去模具、收卷，即得到高性能膨胀型防火毡。
下面将以具体实施例对本发明提供的高性能膨胀型防火毡进行详细地描述。
实施例1
本实施例中的防火毡的原料按重量份数配比如下：乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂乳液30份，去离子水10份，防火阻燃填料35份，钛白粉15份，成膜助剂8份。
所述的防火阻燃填料按重量份数配比分别为：聚磷酸铵10份，无机矿物纤维5份，可膨胀蛭石5份，季戊四醇10份，三聚氰胺5份。
所述成膜助剂按重量份配比分别为：水性分散剂2份，水性流平剂2份，水性消泡剂2份，水性增稠剂2份。
本实施例中的高性能膨胀型防火毡的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚磷酸铵10份，无机矿物纤维5份，可膨胀蛭石5份，季戊四醇10份，三聚氰胺5份，放入球磨机中球磨2-3h，得到目数为50-500目的防火阻燃填料；
(2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂乳液30份，去离子水10份，在150-500转/分钟转速下，机械搅拌、共混15-20min，提高转速至500-1000转/分钟，向混合液中加入钛白粉15份，以及水性分散剂、水性流平剂和水性消泡剂共6份，步骤(1)处理后的防火阻燃填料35份，搅拌混合0.5-1h；
(3)在1000-1200转/分钟转速下，向混合液中加入水性增稠剂2份，继续搅拌2-5h，即可得到高性能膨胀型防火涂料；
(4)将步骤(2)处理后的膨胀型防火涂料按标准厚度要求，倒入特制的模具中，在0.5-2kg/的压力下，保持0.5-2分钟，然后自然晾干或放入30-60℃烘箱烘烤至完全固化，脱去模具、收卷，即得到高性能膨胀型防火毡。
实施例2
本实施例中的防火毡的原料按重量份数配比如下：乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂乳液30份，水性丙烯酸树脂10份，去离子水20份，防火阻燃填料40份，钛白粉15份，成膜助剂5份。
所述的防火阻燃填料按重量份数配比分别为：聚磷酸铵15份，无机矿物纤维3份，可膨胀蛭石3份，季戊四醇9份，三聚氰胺10份。
所述成膜助剂按重量份配比分别为：水性分散剂2份，水性流平剂0.5份，水性消泡剂0.5份，水性增稠剂2份。
本实施例中的高性能膨胀型防火毡的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚磷酸铵15份，无机矿物纤维3份，可膨胀蛭石3份，季戊四醇9份，三聚氰胺10份，放入球磨机中球磨2-3h，得到目数为50-500目的防火阻燃填料；
(2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂乳液30份，水性丙烯酸树脂10份，去离子水20份，在150-500转/分钟转速下，机械搅拌、共混15-20min，提高转速至500-1000转/分钟，向混合液中加入钛白粉15份，以及水性分散剂、水性流平剂和水性消泡剂共3份，步骤(1)处理后的防火阻燃填料40份，搅拌混合0.5-1h；
(3)在1000-1200转/分钟转速下，向混合液中加入水性增稠剂2份，继续搅拌2-5h，即可得到高性能膨胀型防火涂料；
(4)将步骤(2)处理后的膨胀型防火涂料按标准厚度要求，倒入特制的模具中，在0.5-2kg/的压力下，保持0.5-2分钟，然后自然晾干或放入30-60℃烘箱烘烤至完全固化，脱去模具、收卷，即得到高性能膨胀型防火毡。
实施例3
本实施例中的防火毡的原料按重量份数配比如下：水性丙烯酸树脂35份，去离子水30份，防火阻燃填料40份，钛白粉10份，成膜助剂10份。
所述的防火阻燃填料按重量份数配比分别为：聚磷酸铵10份，无机矿物纤维5份，可膨胀蛭石5份，季戊四醇10份，三聚氰胺10份。
所述成膜助剂按重量份配比分别为：水性分散剂2份，水性流平剂2份，水性消泡剂2份，水性增稠剂4份。
本实施例中的高性能膨胀型防火毡的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚磷酸铵10份，无机矿物纤维5份，可膨胀蛭石5份，季戊四醇10份，三聚氰胺10份，放入球磨机中球磨2-3h，得到目数为50-500目的防火阻燃填料；
(2)将水性丙烯酸树脂35份，去离子水30份，在150-500转/分钟转速下，机械搅拌、共混15-20min，提高转速至500-1000转/分钟，向混合液中加入钛白粉10份，以及水性分散剂、水性流平剂和水性消泡剂共6份，步骤(1)处理后的防火阻燃填料40份，搅拌混合0.5-1h；
(3)在1000-1200转/分钟转速下，向混合液中加入水性增稠剂4份，继续搅拌2-5h，即可得到高性能膨胀型防火涂料；
(4)将步骤(2)处理后的膨胀型防火涂料按标准厚度要求，倒入特制的模具中，在0.5-2kg/的压力下，保持0.5-2分钟，然后自然晾干或放入30-60℃烘箱烘烤至完全固化，脱去模具、收卷，即得到高性能膨胀型防火毡。
实施例4
本实施例中的防火毡的原料按重量份数配比如下：乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂乳液35份，水性丙烯酸树脂10份，去离子水20份，防火阻燃填料48份，钛白粉15份，成膜助剂6份。
所述的防火阻燃填料按重量份数配比分别为：聚磷酸铵20份，无机矿物纤维3份，可膨胀蛭石3份，季戊四醇12份，三聚氰胺10份。
所述成膜助剂按重量份配比分别为：水性分散剂2份，水性流平剂1份，水性消泡剂1份，水性增稠剂2份。
本实施例中的高性能膨胀型防火毡的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚磷酸铵20份，无机矿物纤维3份，可膨胀蛭石3份，季戊四醇12份，三聚氰胺10份，放入球磨机中球磨2-3h，得到目数为50-500目的防火阻燃填料；
(2)将乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂乳液30份，水性丙烯酸树脂10份，去离子水20份，在150-500转/分钟转速下，机械搅拌、共混15-20min，提高转速至500-1000转/分钟，向混合液中加入钛白粉15份，以及水性分散剂、水性流平剂和水性消泡剂共4份，步骤(1)处理后的防火阻燃填料48份，搅拌混合0.5-1h；
(3)在1000-1200转/分钟转速下，向混合液中加入水性增稠剂2份，继续搅拌2-5h，即可得到高性能膨胀型防火涂料；
(4)将步骤(2)处理后的膨胀型防火涂料按标准厚度要求，倒入特制的模具中，在0.5-2kg/的压力下，保持0.5-2分钟，然后自然晾干或放入30-60℃烘箱烘烤至完全固化，脱去模具、收卷，即得到高性能膨胀型防火毡。
各个实施例的性能测试数据，见表1。
表1各个实施例的性能测试数据
序号 项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
1 漆膜外观 平整、不开裂 平整、不开裂 平整、不开裂 平整、不开裂
2 附着力/级 0 0 0 0
3 耐火极限/min 97 108 93 124
4 炭层强度/N 12 13 12 14
5 铅笔硬度 H H H H
6 耐水性 无异常现象 无异常现象 无异常现象 无异常现象
7 耐酸碱性 无异常现象 无异常现象 无异常现象 无异常现象
8 耐盐雾性/h 660 680 670 700
9 膨胀速率/S 53 54 52 56
10 最大膨胀倍率/倍 360 390 380 400
动态力学分析(Dynamic mechanical analysis)用来测量和评估材料的刚度和阻尼性能，通常用弹性模量和tan delta值来比较。材料被施加正弦力，损失与存储的比率是tan delta，通常称为阻尼，它是材料能量耗散的量度。在防火阻尼毡的阻尼测试中，材料的tan delta值在0.90-1.1之间，说明该毡具有良好的阻尼效果。
本发明中的高性能膨胀型防火毡与现有的有机防火涂料及阻尼毡的膨胀倍数、阻燃时间、及阻尼减震实验数据对比见下表2.
表2本发明的防火毡、现有的有机防火涂料及阻尼毡的实验数据对比
对比项目 有机防火涂料 阻尼毡 膨胀型防火毡(本发明)
膨胀倍数 12-15 无 15
阻燃时间 2小时以上 无 2小时以上
施工方式 涂刷 粘贴 粘贴
阻尼减震 无 有 有
从上表的试验数据可知，本发明的膨胀型防火毡的膨胀倍数、阻燃时间、及阻尼减震性能均高于现有技术中的机防火涂料及阻尼毡，因此，本发明的膨胀型防火阻尼毡具有很好的阻尼和隔音效果。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种高性能膨胀型防火毡，其特征在于，所述膨胀型防火毡包括以下重量份的原料：水性基准成膜树脂或乳液15-50份，去离子水10-30份，防火阻燃填料30-60份，钛白粉10-15份，以及成膜助剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能膨胀型防火毡，其特征在于：所述防火阻燃填料按重量份数配比如下：聚磷酸铵10-20份，无机矿物纤维5-10份，可膨胀蛭石5-10份，季戊四醇10-20份，三聚氰胺5-20份。
3.根据权利要求1所述的一种高性能膨胀型防火毡，其特征在于：所述成膜助剂按重量份数配比如下：水性分散剂0.5-2份，水性流平剂0.5-2份，水性消泡剂0.5-2份，水性增稠剂2-5份。
4.根据权利要求1所述的一种高性能膨胀型防火毡，其特征在于：所述水性基准成膜树脂或乳液是乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂或水性丙烯酸树脂中的一种或两种的组合。
5.根据权利要求2所述的一种高性能膨胀型防火毡，其特征在于：所述聚磷酸铵的聚合度大于1500；所述无机矿物纤维的纤维长度为125±25μm；所述可膨胀蛭石的目数为300-1000目；所述季戊四醇为单季戊四醇或双季戊四醇中的一种或两种组合；所述钛白粉的目数为300-1000目。
6.根据权利要求3所述的一种高性能膨胀型防火毡，其特征在于：所述水性分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类、石蜡类或金属皂类水性分散剂中的一种或任几种的组合；所述水性流平剂为聚醚改性有机硅氧烷类或烷基改性有机硅氧烷类水性流平剂中的一种或两种的组合；所述水性消泡剂为有机硅氧烷类或矿物油类水性消泡剂中的一种或两种的组合。
7.根据权利要求3或6所述的一种高性能膨胀型防火毡，其特征在于：所述水性增稠剂为水性丙烯酸类或羧甲基纤维素类水性增稠剂中的一种或两种的组合。
8.一种高性能膨胀型防火毡的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将30-60份的防火阻燃填料放入球磨机中球磨2-3h，得到目数为50-500目的防火阻燃填料；
(2)将15-50份水性基准成膜树脂或乳液与去离子水混合，在150-500转/分钟的转速下，机械搅拌、共混15-20min后，提高转速至500-1000转/分钟，向混合液中加入钛白粉、水性分散剂、水性流平剂、水性消泡剂、以及步骤(1)处理后的防火阻燃填料，搅拌混合0.5-1h；
(3)在1000-1200转/分钟的转速下，向步骤(2)处理后的混合液中加入水性增稠剂，继续搅拌2-5h，即可得到高性能膨胀型防火涂料；
(4)将步骤(2)处理后的膨胀型防火涂料按标准厚度要求，倒入特制的模具中，在0.5-2kg/的压力下，保持0.5-2分钟，然后自然晾干或放入30-60℃烘箱烘烤至完全固化，脱去模具、收卷，即得到高性能膨胀型防火毡。
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