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为了改善水性防火涂料耐水性差的缺点,进一步延长防火涂料的耐燃时间,采用改性水玻璃和乳胶粉为成膜基料,以聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇为膨胀阻燃体系,滑石粉、钛白粉、玻璃微珠为填料制备了一种新型饰面膨胀防火涂料。结果表明,将15g水玻璃、5g钠基膨润土、0·5g三乙醇胺、0·5g二甲基硅油搅拌分散均匀,同时加入质量浓度为4%盐酸溶液溶液调节体系pH值至8·5左右,制备成改性水玻璃与9g乳胶粉混合并用作为成膜基料,涂料的耐水时间为24h;对阻燃体系进行正交优化表明,当加入聚磷酸铵32g、三聚氰胺16g、季戊四醇11g时,涂料的耐火时间可达58min。

饰面防火涂料是指涂覆于可燃性基材表面,当遇到火焰或者热辐射时,防火涂膜能够迅速发生物理、化学变化而隔绝热量,从而降低被涂材料表面的可燃性,阻滞火灾的迅速蔓延,延长基材着火时间或增加绝热性能的一类涂料[1]。水性饰面防火涂料是以水作为分散介质的一类饰面型防火涂料,无毒、不燃烧、无三废公害,且生产、储运、施工方便;但是据有关方面反映和市场调查结果显示,水性防火涂料主要存在耐候性及耐水性问题[2-3]。游潘丽研究了以可再分散性乳胶粉为成膜物质,添加1%的纳米SiO2制备的防火涂料,耐燃时间达到了52min[4]。黎治平等用酸改性水玻璃与苯丙乳液复合制备的建筑涂料,耐洗刷性达到了550次[5]。陈秀琴、杨少明用适量氟硅酸钠、氟化铝和三乙醇胺改性水玻璃,拼用苯丙乳液制备复合涂料,耐水性可达500h[6]。黎治平在以聚乙烯醇为主要成膜物质的水性涂料中加入膨润土,耐水性达到7d,大大提高了涂料的耐水时间[7]。膨润土在水介质中分散性好,其颗粒可以相互交联形成连续网络结构,而在涂料介质中又能将有机分子连接成立体网状结构,可以提高涂料的涂刷性和漆膜的耐水性[8-9]。本研究用改性水玻璃复合乳胶粉制备水性饰面型防火涂料,并对催化剂、成炭剂、发泡剂进行正交优化,实验结果:耐水性24h无起皱、无剥落,耐燃时间可达58min。

1实验部分

1·1原料和仪器

乳胶粉,钠水玻璃,盐酸,钠基膨润土,滑石粉,钛白粉,玻璃微珠,聚磷酸铵(APP),三聚氰胺(MEL),季戊四醇(PER),羧甲基纤维素钠,二甲基硅油,六偏磷酸钠溶液,1,2-丙二醇,OP-10乳化剂,三乙醇胺,去离子水。

JJ-1型精密增力电动搅拌器,T-500型电子天平,远红外线恒温干燥器,NDJ-5S型数字旋转黏度计,200目标准筛,涂层测厚仪,游标卡尺,秒表Pc2000A,FW100型高速万能粉碎机,挂式酒精喷灯,烧杯若干,量筒若干。

1·2涂料的制备方法

(1)将各粉料用高速万能粉碎机粉碎,用200目标准筛过滤,备用。

(2)按配方将适量水玻璃、钠基膨润土、固化剂三乙醇胺、二甲基硅油投入烧杯中,先低速后高速搅拌分散10min,同时用适量4%的稀盐酸溶液调节体系pH值至8·5左右,制成改性水玻璃备用。

(3)按配方将适量改性水玻璃、分散剂六偏磷酸钠溶液、增稠剂羧甲基纤维素钠、成膜助剂1,2-丙二醇、乳胶粉投入烧杯中,匀速搅拌分散10min;然后依次加入适量的滑石粉、钛白粉、成炭剂季戊四醇PER、发泡剂三聚氰胺MEL、去离子水和催化剂聚磷酸铵APP,高速搅拌分散30min后料浆用200目标准筛过滤;最后加入适量的OP-10乳化剂、玻璃微珠,低速搅拌分散20min。

(4)用去离子水调节涂料体系黏度在1300~1400mPa·s之间,然后密封贮存在容器瓶中以备性能测试使用。

1·3涂料的性能检测

涂料的性能检测参照国家标准GB12441-2005《饰面型防火涂料》中的规定,其相关技术指标如表1所示。